Getting insights into bohemite structure using thermal analysis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

High purity aluminas (HPA) are used extensively in a variety of applications, ranging from microelectronics to catalysis. Aluminum hydroxides are among the primary raw materials for the production of aluminas, with microstructure (e.g. porosity), chemical makeup of the latter being to a significant extent inherited from the precursor. Present research demonstrates a novel use of the run-of-the-mill thermal analysis (TGA) data. We used kinetic mathematical modeling, as a tool to get insights into the structure of a series of high-purity bohemites (produced via alkoxide method) and pseudo-bohemites (nitrate-ammonia deposition). This approach, made it possible to obtain both quantitative (apparent dehydration kinetics, activation energy) and qualitative (porosity, preferential crystallites orientation) information on these samples. These characteristics serve as predictors of the future performance of the formed HPA catalytic carrier. We believe, that given the ubiquitous nature of TGA, this methodology can be of use for a wide range of readership working with bohemite and pseudo-bohemite type hydrated aluminas.

About the authors

D. V. Kochetkova

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS; Novosibirsk State University

Novosibirsk, Russia

O. A. Bulavchenko

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Novosibirsk, Russia

I. Yu. Petrov

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Novosibirsk, Russia

S. G. Zavarukhin

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Novosibirsk, Russia

P. S. Ruvinskiy

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Email: pavel.ruvinsky@catalysis.ru
Novosibirsk, Russia

V. A. Yakovlev

Boreskov Institute of Catalysis SB RAS

Novosibirsk, Russia

References

  1. Fan Y., Wang F., Li R., Liu C., Fu Q. // ACS Catal. 2023. V. 13. № 4. P. 2162.
  2. Князев А.В., Лавров Б.А. // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2021. Т. 59. № 84. С. 37.
  3. Шефер К.И., Ковтунова Л.М., Рогожников В.Н., Стонкус О.А., Ларина Т.В., Четырин И.А. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 5. С. 716.
  4. Шефер К.И., Черепанова С.В., Мороз Э.М., Герасимов Е.Ю., Цыбуля С.В. // Журнал структурной химии. 2010. Т. 51. № 1. С. 137.
  5. Alphonse P., Courty M. // Thermochim. Acta. 2005. V. 425. № 1–2. P. 75.
  6. Prins R. // J. Catal. 2020. V. 392. P. 336.
  7. Li Z., Wang D., Lv F., Chen J., Wu C., Li Y., Shen J., Li Y. // Materials. 2022. V. 15. № 3. P. 970.
  8. Zhuk A.Z., Vlaskin M.S. // Mater. Today: Proc. 2017. V. 4. № 11. P. 11580.
  9. Sakamoto S., Sakaki S., Nakayama A., Kishida H., Ozaki H., Hattori T., Sakatani Y. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2022. V. 104. P. 519.
  10. Иванова А.С. // Кинетика и Катализ. 2012. Т. 53. № 4. С. 446. Ivanova A.S. // Kinet. Catal. 2012. V. 53. № 4. P. 425.
  11. Garbarino G., Travi I., Pani M., Carnasciali M.M., Busca G. // Catal. Commun. 2015. V. 70. P. 77.
  12. Karami H., Soltanali S., Najafi A.M., Ghazimoradi M., Yaghoobpour E., Abbasi A. // Appl. Catal. A: Gen. 2023. V. 658. Art. 119167.
  13. Дзисько В.А., Иванова А.С. // Известия Сибирского отделения Академии наук СССР. 1985. Т. 5. № 15. С. 110.
  14. Zhong Z.Y., Prozorov T., Felner I., Gedanken A. // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. № 6. P. 947.
  15. Патент US 4198318, 1980. Patent US 4198318, 1980.
  16. Smolin A.Yu., Roman N.V., Konovalenko I.S., Eremina G.M., Buyakova S.P., Paskhie S.G. // Eng. Fract. Mech. 2014. V. 130. P. 53.
  17. Патент US 10780424B2, 2020. Patent US 10780424B2, 2020.
  18. Пахомов Н.А. Научные основы приготовления катализаторов. М.: Калвис, 2005. 132 с.
  19. Diblitz K., Feldbaum T., Ludemann T. // Stud. Surf. Sci. Catal. 1998. V. 113. P. 599.
  20. Патент SU 1771427A3, 1989. Patent SU 1771427A3, 1989.
  21. Патент US 11091396B2, 2021. Patent US 11091396B2, 2021.
  22. Бричкин В.Н., Сизяков В.М., Облова И.С., Федосеев Д.В. // Цветные металлы. 2018. Т. 10. С. 45.
  23. Иванова А.С. Оксид алюминия: применение, способы получения, структура и кислотно-основные свойства. М.: Калвис, 2009. 112 с.
  24. Патент RU 2482061C1, 2013. Patent RU 2482061C1, 2013.
  25. Патент SU 236438, 1968. Patent SU 236438, 1968.
  26. Дзисько В.А., Карнаухов А.П., Тарасова Д.В. Физико-химические основы синтеза окисных катализаторов. Новосибирск: Наука, 1978. 384 с.
  27. Shkarin A.V., Zolotovskii B.P., Krivoruchko O.P., Buyanov R.A., Balashov V.A. // Thermochim. Acta. 1985. V. 93. № C. P. 541.
  28. Roqueroel J., Roqueroel F., Ganteaume M. // J. Catal. 1975. V. 36. № 1. P. 99.
  29. Debye P. // Annalen der Physik. 1915. V. 351. № 6. P. 809.
  30. Yatsenko D., Tsybulya S. // Z. Kristallogr. – Cryst. Mater. 2018. V. 233. № 1. P. 61.
  31. Браун М., Доллимор Д., Галвей А. Реакции твердых тел. М.: Мир, 1983. 360 с.
  32. Заварухин С.Г., Коркина А.К., Яковлев В.А. // Кинетика и катализ. 2025. Т. 66. № 1. С. 39.
  33. Шепелева М.Н., Фенеленов В.Б., Шкрабина Р.А., Мороз Э.М. // Кинетика и катализ. 1986. Т. 27. № 5. С. 1202.
  34. Alex T.C., Kailath A.J., Kumar R. // Metallurgical and Materials Transactions B. 2020. V. 51B. P. 443.
  35. Ji Y., Wu Y., Li L. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 11. P. 15923.
  36. Корнеева Е.В., Иванова А.С., Зюзин Д.А., Мороз Э.М., Стонкус О.А., Зайковский В.И., Данилова И.Г. // Кинетика и катализ. 2012. Т. 53. № 4. С. 461.
  37. Толчев А.В., Тронов А.П. // Цветные металлы. 2019. Т. 12. С. 36. Tolchev A.V., Tronov A.P. // Tsvetnye Metally. 2019. V. 12. P. 36.
  38. Bokhimi X., Toledo-Antonio J.A., Guzman-Castillo M.L., Mar-Mar B., Hernández-Beltrán F., Navarrete J. // J. Solid State Chem. 2001. V. 161. № 2. P. 319.
  39. Kim H.N., Lee S.K. // Am. Mineral. 2013. V. 98. № 7. P. 1198.
  40. Mo Y., Li C., Li H., Estudillo-Wong L.A., Wu L., Wang Y., Yu H., Li D., Feng Y. // Chem. Eng. Sci. 2024. V. 287. Art. 119705.
  41. Cudennec Y., Lecerf A. // Solid State Sci. 2005. V. 7. № 5. P. 520.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).