vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2021-57-3-270-277vestich-662Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPHYSICAL CHEMISTRYКислотно-основные свойства поверхности оксида хрома(III)Acid-basic properties of chromium(III) oxide surfaceШапороваЕ. А.ShaporovaE. A.

Шапорова Елена Анатольевна – канд. хим. наук, доцент

ул. Уборевича, 77, 220096, Минск

Alena A. Shaparava – Ph. D. (Chemistry), Associate Professor

77, Uborevich str., 220096, Minsk 

elena.telushenko@gmail.comЖуковаА. А.ZhukovaA. A.

Жукова Анна Анатольевна – канд. техн. наук, проректор по науч. работе

ул. Уборевича, 77, 220096, Минск

Anna A. Zhukova – Ph. D. (Engineering), vice-rector for scientific work of the educational institution

77, Uborevich str., 220096, Minsk 

hannazhukova@mail.ruБаевА. К.BaevA. K.

Баев Алексей Кузьмич – член-корреспондент РАЕН, д-р хим. наук, профессор, соросовский профессор

ул. Уборевича, 77, 220096, Минск

Alexey K. Baev – Corresponding Member of the Russian Academy of Natural Sciences, D. Sc. (Chemistry), Professor, Soros Professor

77, Uborevich str., 220096, Minsk 

alexeibaev@mail.ruСидоренкоА. Ю.SidorenkoA. Yu.

Сидоренко Александр Юрьевич – канд. хим. наук, зав. лаб.

ул. Ф. Скорины, 36, 220141, Минск

Alexander Yu. Sidorenko – Ph. D. (Chemistry), Head of the Laboratory

36, F. Skaryna str., 220141, Minsk 

camphene@gmail.comБелорусская государственная академия авиацииBelarusian State Academy of AviationИнститут химии новых материалов Национальной академии наук БеларусиInstitute of Chemistry of New Materials of the National Academy of Sciences of Belarus202103092021573270277Copyright © Шапорова Е.А., Жукова А.А., Баев А.К., Сидоренко А.Ю., 20212021Шапорова Е.А., Жукова А.А., Баев А.К., Сидоренко А.Ю.Shaporova E.A., Zhukova A.A., Baev A.K., Sidorenko A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/662

Проведено исследование природы и количества кислотно-основных центров на поверхности оксида хрома(III), полученного осаждением из водного нитратного раствора. Определено, что основной вклад в кислотность образцов вносят основные центры Льюиса, присутствуют также различные по кислотности центры Бренстеда. Проведен анализ структурных особенностей поверхности оксидов хрома, цинка и двойных систем Cr(III)–Zn(II) по результатам рентгенофазового анализа оксидов и термолиза соответствующих гидроксидов. На основании этого прогнозируется возможность получения наноразмерных катализаторов на основе оксидно-гидроксидных систем хрома с рядом 3d-металлов, получаемых в процессе полиядерного гидроксокомплексообразования.

The article is devoted to the study of the nature and number of acid-base centers on the surface of chromium(III) oxide obtained by precipitation from an aqueous nitrate solution. The curve of the distribution of the number of acidbase centers of the samples is plotted depending on the indicator of the ionization constant of indicators. It was determined that the main Lewis centers make the main contribution to the acidity of the samples; there are also Bronsted centers of different acidity. A comparative analysis of the structural features of the surface of oxides of chromium, zinc and binary systems Cr (III)–Zn (II) was carried out according to the results of X-ray phase analysis of oxides and thermolysis of the corresponding hydroxides. Based on this, the possibility of obtaining nanosized catalysts based on oxide-hydroxide systems of chromium with a number of 3d-metals obtained in the process of polynuclear hydroxocomplexation is predicted.

оксид хрома(III)кислотно-основные характеристики поверхностиактивные центры Бренстеда и Льюисаиндикаторный методнаноразмерные катализаторыchromium(III) oxideacid-base characteristics of the surfaceactive Bronsted and Lewis centersindicator methodnanoscale catalystsReferencesНазаров, Т. Э. Развитие катализаторов гидрокрекинга / Т. Э. Назаров, Л. В. Долматов // Башкир. хим. журн. – 2013. – Т. 20. – № 2. – С. 119–124.Nazarov T. E., Dolmatov L. V. Development of hydrocracking catalysts. Bashkirskii khimicheskii zhurnal = Bashkir Chemical Journal, 2013, vol. 20, no. 2, pp. 119–124 (in Russian).Бекмухамедов, Г. Э. Влияние природы окиснокремниевых структур на активность алюмохромового катализатора в реакции дегидрирования изобутана / Г. Э. Бекмухамедов, С. Р. Егорова, А. А. Ламберов // Катализ в промышленности. – 2013. – № 6. – С. 41–51.Bekmukhamedov G. E., Egorova S. R., Lamberov A. A. Influence of the nature of silicon oxide structures on the activity of a chromium alumina catalyst in the reaction of isobutane dehydrogenation. Kataliz v promyshlennosti = Catalysis in Industry, 2013, no. 6, pp. 41–51 (in Russian).Эволюция донорно-акцепторных центров поверхности сегнетоэлектриков при диспергировании / Н. В. Захарова [и др.] // Конденсированные среды и межфазные границы. – 2011. – Т. 13, № 1. – С. 56–62.Zakharova N. V., Sychov M. M., Korsakov V. G., Myakin S. V. Evolution of donor-acceptor centers of the surface ofBaTiOКомаров, В. С. Адсорбенты: Вопросы теории, синтеза и структуры / В. С. Комаров. – Минск: Беларуская навука, 1997. – 287 с.- CaSnO3 ferroelectric materials in the course of their dispersion. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases, 2011, vol. 13, no. 1, pp. 56–62 (in Russian).Synthesis of isobenzofuran derivatives from renewable 2-carene over halloysite nanotubes / A. Yu. Sidorenko [et al.] // Mol. Catal. – 2020. – Vol. 490. – P. 110974. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2020.110974Komarov V. S. Adsorbents: Questions of theory, synthesis and structure. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 1997. 287 p. (in Russian).Physical chemistry of the polynuclear hydrolysis of aluminium and two-charged ion- of 3d-metals / A. M. Kirillov [et al.] // J. Mol. Liquids. – 2003. – Vol. 103–104. – Р. 275–289. https://doi.org/10.1016/s0167-7322(02)00146-0Sidorenko A. Yu., Kravtsova A. V., Mäki-Arvela P., Aho A., Sandberg T., Il’ina I. V., Li-Zhulanov N. S., Korchagina D. V., Volcho K. P., Salakhutdinov N. F., Murzin D. Yu., Agabekov V. E. Synthesis of isobenzofuran derivatives from renewable 2-carene over halloysite nanotubes. Molecular Catalysis, 2020, vol. 490, pp. 10974. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2020.110974Телущенко, Е.А.Кинетика совместного гидролиза ионов Сr3+, Сu2+ и Zn2+ / Е. А. Телущенко, М. Н. Копылович, А. К. Баев // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2001. - № 3. - С. 37–41.Kirillov A. M., Kopylovich M. N., Pupkevich V. R., Teluschenko E. A., Baev A. K. Physical chemistry of the polynuclear hydrolysis of aluminium and two-charged ion- of 3d-metals. Journal of Molecular Liquids, 2003, vol. 103–104, pp. 275–289. https://doi.org/10.1016/s0167-7322(02)00146-0Соосаждение соединений меди(II) на гидратированном оксиде алюминия / Л. К. Курмангужина [и др.] // Журн. неорган. химии. – 1984. – Т. 29, № 10. – C. 2578–2581.Teluschenko Е. А., Kopylovich M. N., Baev A. K. Kinetics of joint hydrolysis of Сr3+, Сu2+ and Zn2+ ions. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2001, no 3, pp. 37–41 (in Russian).Spiccia, L. Hydrolytic Trimer of Chromium(III). Synthesis through Chromite Cleavage and Use in the Preparation of the “Active” Trimer Hydroxide/ L. Spiccia, W. Marty, T. Giovanoli// Inorg. Chem. – 1988. – Vol. 27, N 15. – P. 2660–2666. https://doi.org/10.1021/ic00288a020Kurmanguzhina L. K., Ahmanova M. V., Nirsha B. M., Fakeev A. A. [et al.]. Coprecipitation of copper (II) compounds on hydrated aluminum oxide. Zhurnal neorganicheskoi himii = Russian Journal of Inorganic Chemistry, 1984, vol. 29, no 10, pp. 2578–2581 (in Russian).Термолиз совместно осажденных гидроксидов хрома(III)–цинка(II) / Е. А. Телущенко [и др.] // Журн. неорган. химии. - 2003. - Т. 48, № 9. - С. 305–312.Spiccia L., Marty W., Giovanoli T. Hydrolytic Trimer of Chromium(III). Synthesis through Chromite Cleavage and Use in the Preparation of the “Active” Trimer Hydroxide. Inorganic Chemistry, 1988, vol. 27, no. 15, pp. 2660–2666. https://doi.org/10.1021/ic00288a020Structure and Reactivity of Zinc-Chromium Mixed Oxides Part 2. – Study of the Surface Reactivity by Temperature-programmed Desorption of Metanol / A. Riva [et al.] // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1. – 1988. – Vol. 84, N 5. – P. 1423–1436. https://doi.org/10.1039/f19888401423Teluschenko Е. А., Kirillov А. М., Kopylovich M. N., Baev A. K. Thermolysis of co-precipitated chromium (III)– zinc (II) hydroxides]. Zhurnal neorganicheskoi himii = Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2003, vol. 48, no. 9, pp. 305–312 (in Russian).Кислотно-основные свойства поверхности сферически гранулированных сорбентов на основе гидратированных оксидов циркония и алюминия / Е. А. Сорочкина [и др.] // Вопросы химии и химической технологии. – 2013. – № 6. – С. 102–104.Riva A., Trifiro F., Vaccari A., Mintchev L., Busca G. Structure and Reactivity of Zinc-Chromium Mixed Oxides Part 2.- Study of the Surface Reactivity by Temperature-programmed Desorption of Metanol. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases, 1988, vol. 84, no. 5, pp. 1423–1436. https://doi.org/10.1039/f19888401423Исследование влияния кислотно-основных свойств поверхности оксидов ZnO, Fe2О3 и ZnFe2О4 на их газочувствительность по отношению к парам этанола / С. С. Карпова [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2013. – Т. 47, вып. 8. – С. 102–1026.Sorochkina E. A., Smotraev R. V., Kalashnikov Yu. V., Gruzdeva E. V. Acid-base properties of the surface of spherically granular sorbents based on hydrated zirconium and aluminum oxides. Voprosy himii i himicheskoi tehnologii = Issues of Chemistry and Chemical Technology, 2013, no. 6, pp.102–104 (in Rusian).Зубкова, Д. Н. Исследование кислотно-основных центров поверхности медных катализаторов в процессе окисления СО / Д. Н. Зубкова, Е. И. Зенкова, Е. Р. Бобохонова // Инновационные процессы в химии, нефтехимии и нефтепереработке: сб. тр. междунар. конф. – СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2016. – C. 14–16.Karpova S. S., Moshnikov V. A., Maximov A. I., Mjakin S. V., Kazantseva N. E. Study of the effect of the acid-base surface properties of ZnO, Fe2O3 and ZnFe2O4oxides on their gas sensitivity to ethanol vapors. Semiconductors, 2013, vol. 47, no. 8, pp. 1026–1030. https://doi.org/10.1134/s1063782613080095Бричка, С. Я. Природные алюмосиликатные нанотрубки: структура и свойства / С. Я. Бричка // Наноструктурное материаловедение. – 2009. – № 2. – С. 40–53.Zubkova D. N., Zenkova E. I., Bobohonova E. P. Study of the acid-base centers of the surface of copper catalysts during CO oxidation. Innovatsionnye protsessy v khimii, neftekhimii i neftepererabotke: sb. tr. mezhdunar. konf. [Innovative processes in chemistry, petrochemistry and oil refining: Collection of works of the International conference]. St. Petersburg, St. Petersburg State Technological Institute (Technical University), 2016, pp. 14–16 (in Russian).Acid - modified Halloysite Nanotubes as a Stereoselective Catalyst for Synthesis of 2H-Chromene Derivatives by the Reaction of Isopulegol with Aldehydes / A. Yu. Sidorenko [et al.] // ChemCatChem. – 2018. – Vol. 10, N 18. – P. 3950–3954. https://doi.org/10.1002/cctc.201800974Brichka S. Ya. Natural aluminosilicate nanotubes: structure and properties. Nanostrukturnoe materialovedenie = Nanostructured Materials Science, 2009, no 2, pp. 40-53 (in Russian).Clay nanotubes catalyzed solvent-free synthesis of octahydro-2H-chromenols with pharmaceutical potential from (-)-isopulegol and ketones / A. Yu. Sidorenko [et al.] // J. Catal. – 2019. – Vol. 380 – P. 145–152. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.10.015Sidorenko A. Yu., Kravtsova A. V., Aho A., Heinmaa I., Volcho K. P., Salakhutdinov N. F., Agabekov V. E., Murzin D. Yu. Acid - modified Halloysite Nanotubes as a Stereoselective Catalyst for Synthesis of 2H-Chromene Derivatives by the Reaction of Isopulegol with Aldehydes. ChemCatChem, 2018, vol. 10, no. 18, pp. 3950–3954. https://doi.org/10.1002/cctc.201800974Sidorenko A. Yu., Kravtsova A. V., Il’ina I. V., Wärnå J., Korchagina D. V., Gatilov Yu. V., Volcho K. P., Salakhutdinov N. F., Murzin D. Yu., Agabekov V. E. Clay nanotubes catalyzed solvent-free synthesis of octahydro-2H-chromenols with pharmaceutical potential from (-)-isopulegol and ketones. Journal of Catalysis, 2019, vol. 380, pp. 145–152. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.10.015Sidorenko A. Yu., Kravtsova A. V., Il’ina I. V., Wärnå J., Korchagina D. V., Gatilov Yu. V., Volcho K. P., Salakhutdinov N. F., Murzin D. Yu., Agabekov V. E. Clay nanotubes catalyzed solvent-free synthesis of octahydro-2H-chromenols with pharmaceutical potential from (-)-isopulegol and ketones. Journal of Catalysis, 2019, vol. 380, pp. 145–152. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.10.015

The authors declare that there are no conflicts of interest present.