Журнал неорганической химии, 2021, T. 66, № 10, стр. 1387-1395

Синтез и ионоселективные свойства композита MoO2/C

Г. С. Захарова a*, З. А. Фаттахова a

a Институт химии твердого тела УрО РАН
620990 Екатеринбург, ул. Первомайская, 91, Россия

* E-mail: volkov@ihim.uran.ru

Поступила в редакцию 11.03.2021
После доработки 05.04.2021
Принята к публикации 07.04.2021

Аннотация

Изучены условия получения композита MoO2/C при гидротермальной обработке пероксомолибденовой кислоты в присутствии глюкозы, выполняющей роль источника углерода и восстановителя, с последующим отжигом в инертной атмосфере. С помощью рентгенофазового и термогравиметрического анализа, а также КР-спектроскопии и низкотемпературной адсорбции азота определены особенности формирования композитов. Показана возможность использования синтезированных композитов в качестве активного материала твердофазных ионоселективных электродов для определения концентрации ионов калия в растворе. Электроды на основе MoO2/C проявляют калийную функцию в интервале 1 ≤ ${\text{p}}{{C}_{{{{{\text{K}}}^{ + }}}}}$ ≤ 5 при кислотности рабочих растворов 5 ≤ рH ≤ 6 с угловым коэффициентом 57 мВ/${\text{p}}{{C}_{{{{{\text{K}}}^{ + }}}}}.$ Определены коэффициенты селективности электродов в ряду одно- и двухзарядных катионов.

Ключевые слова: MoO2, композит, глюкоза, гидротермальный синтез, ионоселективный электрод

Список литературы

  1. Zhang X., Wang J.-G., Hua W. et al. // J. Alloys Compd. 2019. V. 787. P. 301. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.02.042

  2. Huo J., Xue Y., Liu Y. et al. // J. Electroanal. Chem. 2020. V. 857. P. 113751. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2019.113751

  3. Herdt T., Bruns M., Schneider J.J. // Dalton Trans. 2018. V. 47. № 42. P. 14897. https://doi.org/10.1039/C8DT02076K

  4. Zakharova G.S., Singer L., Fattakhova Z.A. et al. // J. Alloys Compd. 2021. V. 863. P. 158353. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158353

  5. Li L., Sui H., Zhao K. et al. // Electrochim. Acta. 2018. V. 259. P. 188. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.10.171

  6. Dong Y., Zhou M., Zhang L. // Electrochim. Acta. 2019. V. 302. P. 56. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.02.006

  7. Li B., Liu L.-H., Zhang X.-F. et al. // Anal. Chim. Acta. 2021. V. 1142. P. 73. https://doi.org/10.1016/j.aca.2020.11.038

  8. Wang M., Peng Z., Li H. et al. // J. Mater. Res. 2018. V. 33. № 6. P. 685. https://doi.org/10.1557/jmr.2018.32

  9. Ji H., Fei T., Zhang L. et al. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 57. P. 1142. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.06.134

  10. Lee J.-H., Park S.-J. // Carbon. 2020. V. 163. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.02.073

  11. Liu W., Cai J., Huang B. et al. // New J. Chem. 2021. V. 45. № 5. P. 2775. https://doi.org/10.1039/D0NJ05272H

  12. Thauer E., Zakharova G.S., Wegener S.A. et al. // J. Alloys Compd. 2021. V. 853. P. 157364. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157364

  13. Zakharova G.S., Ottmann A., Möller L. et al. // J. Mater. Sci. 2018. V. 53. № 17. P. 12244. https://doi.org/10.1007/s10853-018-2488-9

  14. Qiu S., Lu G., Liu J. et al. // RSC Adv. 2015. V. 5. № 106. P. 87286. https://doi.org/10.1039/C5RA17147D

  15. Bhaskar A., Deepa M., Rao T.N. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2013. V. 5. № 7. P. 2555. https://doi.org/10.1021/am3031536

  16. Hwang J., Yoon D., Kweon B. et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. № 110. P. 108298. https://doi.org/10.1039/C6RA24632J

  17. Zhang X., Huang X., Xia L. et al. // Ceram. Int. 2017. V. 43. № 6. P. 4753. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.11.117

  18. Guo L., Wang Y. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. № 8. P. 4706. https://doi.org/10.1039/C4TA05520A

  19. Li X., Xiao Q., Gao Y. et al. // J. Alloys Compd. 2017. V. 723. P. 1113. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.274

  20. Chen Z., Yang T., Shi H. et al. // Adv. Mater. Interfaces. 2017. V. 4. № 3. P. 1600816. https://doi.org/10.1002/admi.201600816

  21. Gao Q., Yang L., Lu X. et al. // J. Mater. Chem. 2010. V. 20. № 14. P. 2807. https://doi.org/10.1039/B921001F

  22. Liu B., Zhao X., Tian Y. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15. № 22. P. 8831. https://doi.org/10.1039/C3CP44707C

  23. Wang Y., Huang Z., Wang Y. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. № 42. P. 21314. https://doi.org/10.1039/C5TA05345E

  24. Ni J., Zhao Y., Li L., Mai L. // Nano Energy. 2015. V. 11. P. 129. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2014.10.027

  25. Jiang J., Yang W., Wang H. et al. // Electrochim. Acta. 2017. V. 240. P. 379. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.04.103

  26. Avendaño C., Briceño A., Méndez F.J. et al. // Dalton Trans. 2013. V. 42. № 8. P. 2822. https://doi.org/10.1039/C2DT31248D

  27. Фаттахова З.А., Захарова Г.С. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 4. С. 458. [Fattakhova Z.A., Zakharova G.S. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 4. P. 480. https://doi.org/10.1134/S0036023620040051]

  28. Higgins L.J.R., Brown A.P., Harrington J.P. et al. // Carbon. 2020. V. 161. P. 423. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.01.060

  29. Подвальная Н.В., Захарова Г.С. // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 7. С. 880. [Podval’naya N.V., Zakharova G.S. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 7. P. 967. https://doi.org/10.1134/S0036023620070153]

  30. Окунев М.С., Хитрова Н.В., Корниенко О.И. // Журн. аналит. химии. 1982. Т. 37. № 1. С. 5.

  31. Ferrari A.C., Robertson J. // Phys. Rev. B. 2020. V. 61. № 20. P. 14095. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.14095

  32. Фаттахова З.А., Вовкотруб Э.Г., Захарова Г.С. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 1. С. 41. [Fattakhova Z.A., Vovkotrub E.G., Zakharova G.S. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. P. 41. https://doi.org/10.1134/S0036023621010022]

  33. Zhang L., Yao J., Xia F. et al. // Inorg. Chem. Front. 2018. V. 5. № 3. P. 550. https://doi.org/10.1039/C7QI00819H

  34. Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W. et al. // Pure Appl. Chem. 1985. V. 57. № 4. P. 603. https://doi.org/10.1351/pac198557040603

  35. Zakharova G.S., Fattakhova Z.A., Zhu Q., Enyashin A.N. // J. Electroanal. Chem. 2019. V. 840. P. 187. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2019.03.072

Дополнительные материалы

скачать ESM.docx
Рис. S1. КР-спектры композитов МоО3/С-0.25 (1), МоО2/С-0.5 (2), МоО2/С-1 (3), МоО2/С-2 (4) в диапазоне частот 100‒1100 см-1.
 
Таблица S1. Коэффициенты селективности ионоселективного электрода на основе композитов МоО3/С-0.25 и МоО2/С-1.