Нанокомпозиционные материалы на основе оксида магния и металлических наночастиц

Найдены условия и изучены закономерности формирования наночастиц меди и никеля методом прямого восстановления из водных растворов в атмосфере азота и получены нанокомпозиционные материалы на основе оксида магния и наночастиц меди, которые покрыты защитной оксидной оболочкой. Полученные материалы представляют интерес как сорбенты для очистки водных сред от токсических примесей, а также как катализаторы в органическом синтезе, в частности, для получения метанола из углекислого газа. Изучен фазовый состав, термическая стабильность, микроструктура нанокомпозитов, а также их сорбционные свойства. Установлены высокие значения сорбционной емкости порошков оксида магния и нанокомпозитов на его основе по отношению к ионам свинца и хрома ‒ до 2989,0 и 499,9 мг/г соответственно.

1. New insights into CO2 methanation mechanisms on Ni/MgO catalysts by DFT calculations: Elucidating Ni and MgO roles and support effects / J. Huang [et al.] // Journal of CO2 Utilization. ‒ 2019. ‒ Vol. 33. ‒ P. 55–63. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2019.04.022

2. Ni supported on CaO-MgO-Al2O3 as a highly selective and stable catalyst for H2 production via the glycerol steam reforming reaction / N. D. Charisiou [et al.] // Intern. Journal of hydrogen energy. ‒ 2018. ‒ Vol. 44 (1). ‒ P. 256‒273. https://doi. org/10.1016/j.ijhydene.2018.02.165

3. Magnetic Field Acceleration of CO2 Reforming of Methane over Novel Hierarchical Co/MgO Catalyst in Fluidized Bed Reactor / J. Li [et al.] // Chemical Engineering Journal. ‒ 2018. ‒ Vol. 350. ‒ P. 496‒506. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.05

4. Feng, X. Insight into MgO promoter with low concentration for the carbon-deposition resistance of Ni-based catalysts in the CO2 reforming of CH4 / X. Feng, J. Feng, W. Li // Chinese Journal of Catalysis. ‒ 2018. ‒ Vol. 39. ‒ P. 88–98. https://doi. org/10.1016/S1872-2067(17)62928-0

5. Highly stable and anti-coking Ni/MoCeZr/MgAl2O4-MgO complex support / X. Li [et al.] // Energy Conversion and Management. ‒ 2019. ‒ Vol. 179. ‒ P. 166–177. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.10.067

6. Dasireddy, V. D. B. C. Correlation between synthesis pH, structure and Cu/MgO/Al2O3 heterogeneous catalyst activity and selectivity in CO2 hydrogenation to methanol / V. D. B. C. Dasireddy, N. S. Štefančič, B. Likozar // Journal of CO2 Utilization. ‒ 2018. ‒ Vol. 28. ‒ P. 189–199. https://doi.org/10.1016/j.jcou.2018.09.002

7. Krasae, N. Enhanced nitrogen selectivity for nitrate reduction on Cu-nZVI by TiO2 photocatalysts under UV irradiation / N. Krasae, K. Wantala // Applied Surface Science. ‒ 2016. – Vol. 380. – P. 309–317. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.12.023

8. Removal of As(III) and As(V) from aqueous solutions using nanoscalezero valent iron-reduced graphite oxide modified composites / C. Wang [et al.] // Journal of Hazardous Materials. – 2014. – Vol. 268. ‒ P. 124 – 131. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.12.023

9. Sensitive determination of bisphenol A, 4-nonylphenol and 4-octylphenol by magnetic solid phase extraction with Fe@MgAl-LDH magnetic nanoparticlesfrom environmental water samples / Q. Zhou [et al.] // Separation and Purification Technology. ‒ 2017. ‒ Vol. 182. ‒ P. 78–86. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.01.071

10. Mg(OH)2 Supported Nanoscale Zero Valent Iron Enhancing the Removal of Pb(II) from Aqueous Solution / Liu M. [et al.] // ACS Appl. Mater. Interfaces. ‒ 2015. – Vol. 7 – P. 7961–7969. https://doi.org/10.1021/am509184e

11. Gram-grade Cr (VI) adsorption on porous Fe@SiO2 hierarchical microcapsules / W. Liu [et al.] // J. of Water Process Engineering. ‒ 2016. ‒ Vol. 12. ‒ P. 111–119. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2016.07.003

12. Degradation mechanism of amoxicillin using clay supported nanoscale zerovalent iron / X. Weng [et al.] // Applied Clay Science. ‒ 2017. ‒ Vol. 147. ‒ P. 137–142. https://doi.org/10.1016/j.clay.2017.07.023

13. Facile fabrication of Fe@MgO magnetic nanocomposites for efficient removal of heavy metal ion and dye from water / L. Ge [et al.] // Powder Technology. ‒ 2018. ‒ Vol. 326. ‒ P. 393‒401. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2017.12.003

14. Residual impact of aged nZVI on heavy metal-polluted soils / C. Fajardo [et al.] // Science of The Total Environment. ‒ 2015. ‒ Vol. 535. ‒ P. 79‒84. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.03.067

15. Su, C. Nitrate Reduction by Zerovalent Iron: Effects of Formate, Oxalate, Citrate, Chloride, Sulfate, Borate, and Phosphate / C. Su, R. W. Puls // Environ. Sci. Technol. ‒ 2004. ‒ Vol. 38 (9). ‒ P. 2715–2720. https://doi.org/10.1021/es034650p

16. Влияние метода получения на адсорбционные свойства наноструктурированного порошка оксида магния / И. В. Мацукевич [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2018. ‒ Т. 54, № 3. – С. 281‒288. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-3-281-288

17. Синтез и адсорбционные свойства наноструктурированных порошков Mg(OH)2 и MgO / И. В. Мацукевич [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2017. ‒ № 4. – С. 38‒44.

18. Investigation on the efficiency and mechanism of Cd(II) and Pb(II) removal from aqueous solutions using MgO nanoparticles / Ch. Xiong [et al.] // Journal of Hazardous Materials ‒ 2015. ‒ Vol. 299. ‒ P. 664‒674. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.08.008