Фазообразование в системе Na₂O‒Bi₂O₃‒Fe₂O₃‒MoO₃‒(H₂O)

Исследовано влияние pH гидротермального флюида на химический и фазовый состав, а также размерные параметры и морфологию кристаллитов и частиц продуктов гидротермального синтеза, формирующихся в системе Na₂O‒Bi₂O₃‒Fe₂O₃‒MoO₃ при T = 200 °C и P ~ 7 MPa. Установлено, что в области кислых pH валовый химический состав продуктов гидротермального синтеза обедняется относительно заложенного по синтезу (номинального) состава по оксиду железа, в то время как в области щелочных pH ‒ по оксиду молибдена и, в меньшей степени, по оксиду висмута, при этом наилучшее соответствие между номинальным и валовым составом наблюдается при pH = 2. Показано, что в диапазоне pH от 2 до 6 формируются новые соединения переменного состава (Na_0.19¸0.47Bi_0.42¸0.85Fe_0.14¸0.31MoO_y) с шеелитоподобной структурой (пр. гр. I¯4, No. 82), ранее в научной литературе не описанные. Указанные соединения с наименьшими средними размерами кристаллитов (~ 25 нм) были получены при pH = 2, и было показано, что при этих условиях формируются поликристаллические пластинчатые частицы (толщина (h) ~ 50 ‒ 150 нм), нередко имеющие изогнутую форму, которые срастаются друг с другом с образованием агломератов с «цветок-подобной» морфологией. Установлено, что в щелочных средах формируются твердые растворы (Bi_3.65¸4.30Fe_0.37¸0.45MoO_z) со структурой флюорита (изоструктурны оксиду δ-Bi₂O₃ (пр. гр. Fm¯3m, No. 225)).

1. Ray S.K., Hur J. Surface modifications, perspectives, and challenges of scheelite metal molybdate photocatalysts for removal of organic pollutants in wastewater. Ceramics International, 2020, 46, P. 20608–20622.

2. Yuan S., Zhao Y., Chen W., Wu C., Wang X., Zhang L., Wang Q. Self-assembled 3D hierarchical porous Bi2MoO6 microspheres toward high capacity and ultra-long-life anode material for Li-ion batteries. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, P. 21781–21790.

3. Zhai X., Gao J., Xue R., Xu X., Wang L., Tian Q. Facile synthesis of Bi2MoO6/reduced graphene oxide composites as anode materials towards enhanced lithium storage performance. J. Colloid Interface Sci., 2018, 518, P. 242–251.

4. Dai Z., Qin F., Zhao H., Ding J., Liu Y., Chen R. Crystal Defect Engineering of Aurivillius Bi2MoO6 by Ce Doping for Increased Reactive Species Production in Photocatalysis. ACS Catalysis, 2016, 6(5), P. 3180–3192.

5. Nie X., Wulayin W., Song T., Wu M., Qiao X. Surface, optical characteristics and photocatalytic ability of Scheelite-type monoclinic Bi3FeMo2O12 nanoparticles. Applied Surface Science, 2016, 387, P. 351–357.

6. Liu B., Yasin A.S., Musho T., Bright J., Tang H., Huang L., Wu N. Visible-Light Bismuth Iron Molybdate Photocatalyst for Artificial Nitrogen Fixation. Journal of The Electrochemical Society, 2019, 166(5), P. H3091–H3096.

7. Pushpendra, Kunchala R.K., Achary S.N., Tyagi A.K., Naidu B.S. Rapid, Room Temperature Synthesis of Eu3+ Doped NaBi(MoO4)2 Nanomaterials: Structural, Optical, and Photoluminescence Properties. Cryst. Growth Des., 2019, 19, P. 3379–3388.

8. Gan Y., Liu W., Zhang W., Li W., Huang Y., Qiu K. Effects of Gd3+ codoping on the enhancement of the luminescent properties of a NaBi(MoO4)2:Eu3+ red-emitting phosphors. J. Alloys Compd., 2019, 784, P. 1003–1010.

9. Calderon-Olvera R.M., N ´ u´nez N.O., Gonz ˜ alez-Mancebo D., Monje-Moreno J.M., Mu ´ noz-Rui M.J., G ˜ omez-Gonz ´ alez E., Arroyo E., Torres- ´ Herrero B., de la Fuente J.M., Ocana M. Europium doped-double sodium bismuth molybdate nanoparticles as contrast agents for luminescence ˜ bioimaging and X-ray computed tomography. Inorg. Chem. Front., 2023, 10, P. 3202–3212.

10. Byrappa K., Adschiri T. Hydrothermal technology for nanotechnology. Prog. Cryst. Growth Charact. Mater., 2007, 53(2), P. 117–166.

11. Shandilya M., Rai R., Singh J. Review: hydrothermal technology for smart materials. Adv. Appl. Ceram., 2016, 115(6), P. 354–376.

12. Lomakin M.S., Proskurina O.V., Danilovich D.P., Panchuk V.V., Semenov V.G., Gusarov V.V. Hydrothermal Synthesis, Phase Formation and Crystal Chemistry of the pyrochlore/Bi2WO6 and pyrochlore/α-Fe2O3 Composites in the Bi2O3–Fe2O3–WO3 System. J. Solid State Chem., 2020, 282, P. 121064.

13. Lomakin M.S., Proskurina O.V., Levin A.A., Nevedomskiy V.N. Pyrochlore phase in the Bi2O3–Fe2O3–WO3–(H2O) system: its stability field in the low-temperature region of the phase diagram and thermal stability. Nanosyst.: Phys. Chem. Math., 2024, 15(2), P. 240–254.

14. Fawcett T.G., Kabekkodu S.N., Blanton J.R., Blanton T.N. Chemical analysis by diffraction: the Powder Diffraction File™. Powder Diffr., 2017, 32, P. 63–71.

15. Lomakin M.S., Proskurina O.V., Gusarov V.V. Influence of Hydrothermal Synthesis Conditions on the Composition of the Pyrochlore Phase in the Bi2O3–Fe2O3–WO3 system. Nanosyst.: Phys. Chem. Math., 2020, 11(2), P. 246–251.

16. Lomakin M.S., Proskurina O.V., Abiev R.Sh., Nevedomskiy V.N., Leonov A.A., Voznesenskiy S.S., Gusarov V.V. Pyrochlore Phase in the Bi2O3– Fe2O3–WO3–(H2O) System: Physicochemical and Hydrodynamic Aspects of its Production Using a Microreactor with Intensively Swirled Flows. Adv. Powder Technol., 2023, 34(7), P. 104053.