DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2020.03.16

Дослідження процесу осадження кобальт(II) гідроксиду

Liliya Frolova

Анотація


Гідроксиди перехідних металів широко використовуються у якості пігментів, адсорбентів, каталізаторів. Особливе місце займають кобальт(II) і кобальт(III) гідроксиди. Дуже часто їх використовують як сировину для отримання сполук складної структури. Оксиди, гідроксиди, оксігідроксиди кобальту є перспективною сировиною для отримання магнітоносіїв, хемосорбентов, каталізаторів, джерел струму, спеціальної кераміки, ІЧ-детекторів, магніторезісторів, лазерних матеріалів. Важливою задачею є встановлення механізму осадження кобальт(II) гідроксиду на основі використання комплексу методів аналізу: потенціометричного титрування, залишкових концентрацій, вимірювання електропровідності, уявного об'єму осаду, циклічної вольтамперометрії, чисельного диференціювання. Криві потенціометричного титрування для системи Со2+-NaOH-H2O показують, що при співвідношенні [OH-/Со2 +] = 1,8 спостерігається невелике плато, яке відповідає утворенню основної солі, при стехіометричному співвідношенні [OH- /Со2 +] = 2 відбувається повне осадження у вигляді гідроксиду кобальту Со(OH)2. Крива залежності уявного об'єму в системі СоSO4-NаОH-Н2О складається з двох частин, які відповідають кривій потенціометричного титрування. Криві залежності електропровідності мають чіткий перегин в точці, що відповідає утворенню основної солі та гідроксиду. ЦВА для кобальтвмісних розчинів мають характерні піки на катодній хвилі, відповідні відновленню кобальт (III) в кобальт (II) і кобальт (II) в кобальт (0), анодна хвиля має додатковий пік в інтервалі потенціалів +0,19 - +0,20 В. Поступове вивільнення катіонів від циклу 1 до циклу 5 свідчить про утворення стійких полігідроксокомплексів кобальту, які поступово руйнуються. Таким чином, встановлено, що реакція взаємодії між СоSO4 і NaOH протікає в кілька стадій з утворенням спочатку основної солі і потім полігідроксокомплексів. У розчинах з концентрацією ССоSO4 = 0,4-0,5 моль / л утворюється основна сіль складу Со(OH)1,8(SO4)0,1, в більш розведених розчинах утворюється основна сіль складу Со (OH)1,9(SO4)0,05.

Ключові слова


кобальт(ІІ) гідроксид; потенціометричне титрування; спектрофотометрія; полігідроксокомплекси; циклічна вольтамперометрія; осадження

Повний текст:

PDF

Посилання


Wang X. et al. A simple and industrially scalable approach to prepare Co(OH)2 hexagonal nanoflake. Materials Letters, 2016, Vol. 164, pp. 432-435, doi: 10.1016/j.matlet.2015.10.150.

Yang J. et al. Synthesis of mesoporous Co(OH)2 nanocubes derived from Prussian blue analogue and their electrocapacitive properties. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2017, Vol. 788, pp. 54-60, doi: 10.1016/j.jelechem.2017.01.045.

Dang H. et al. Facile synthesis of Co(OH)2 modified TiO2 nanocomposites with enhanced photocatalytic H2 evolution activity. Materials Letters, 2015, Vol. 138, pp. 56-59,

doi: 10.1016/j.matlet.2014.09.118.

Liu X. et al. Sonochemical synthesis of β-Co(OH)2 hexagonal nanoplates and their electrochemical capacitive behaviors. Journal of Alloys and Compounds, 2013, Vol. 560, pp.15-19, doi: 10.1016/j.jallcom.2013.01.050.

Yao Y. et al. Electrochemical properties of Co(OH)2 powders as an anode in an alkaline battery. Journal of materials science, 2010, Vol. 45. no. 14, pp. 3752-3756, doi: 10.1007/s10853-010-4424-5.

Gong L. et al. Synthesis and electrochemical capacitive behaviors of Co3O4 nanostructures from a novel biotemplating technique. Journal of Solid State Electrochemistry, 2012, Vol. 16, no. 1, pp. 297-304, doi: 10.1007/s10008-011-1327-6.

Aghazadeh M., Barmi A. A. M., Yousefi T. Synthesis, characterization, and supercapacitive properties of β-Co(OH)2 leaf-like nanostructures. Journal of the Iranian Chemical Society, 2012, Vol. 9. no. 2, pp. 225-229, doi: 10.1007/s13738-011-0037-4.

Evans D. G., Duan X. Preparation of layered double hydroxides and their applications as additives in polymers, as precursors to magnetic materials and in biology and medicine. Chemical Communications, 2006, no. 5. pp. 485-496, doi: 10.1039/B510313B.

Bassez M. P. Water near its supercritical point and at alkaline pH for the production of ferric oxides and silicates in anoxic conditions. A new hypothesis for the synthesis of minerals observed in Banded Iron Formations and for the related geobiotropic chemistry inside fluid inclusions. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 2018, vol. 48, no. 3, pp. 289-320, doi: 10.1007/s11084-018-9560-y.

Ali K., Javed Y., Jamil Y. Size and shape control synthesis of iron oxide–based nanoparticles: current status and future possibility. Complex Magnetic Nanostructures. Springer, Cham, 2017. pp. 39-81, doi: 10.1007/978-3-319-52087-2_2.

Klesheva R. R. i dr. Vliyanie parametrov sinteza na fazoobrazovanie v sisteme FeSO4-H2O-H+/OH--O2 (3.5≤ pH≤ 13). Zhurnal prikladnoj himii, 2003, Vol. 76. no. 9, pp. 1419-1423, doi: 10.1023/B:RJAC.0000012651.10582.83.

Frolova L. A. et al. An Investigation of the Mechanism Magnetite Precipitation Using Ammonium Carbonate. Eurasian Chemico-Technological Journal, 2018, Vol. 20. no. 3, pp. 223-228, doi: 10.18321/ectj725.

Frolova L., Pivovarov A., Butyrina T. Synthesis of pigments in Fe2O3-Al2O3-CoO by co-precipitation method. Pigment and Resin Technology, 2017, Vol. 46, no. 5, pp. 356–361, doi: 10.1108/PRT-07-2016-0073.

Goronovskij I. T., Nazarenko Yu. P., Nekryach E. F. Kratkij spravochnik po himii. Naukova dumka, 1987.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Wang  X.  et  al.  A  simple  and  industrially  scalable  approach  to  prepare  Co(OH)2  hexagonal  nanoflake.  Materials  Letters.  2016.  №  164.  P.  432-435.  doi:  10.1016/j.matlet.2015.10.150.
  2. Yang  J.  et  al.  Synthesis  of  mesoporous  Co(OH)2  nanocubes  derived  from  Prussian  blue  analogue  and  their  electrocapacitive  properties.  Journal  of  Electroanalytical  Chemistry.  2017.  №  788.  P.  54-60.  doi:  10.1016/j.jelechem.2017.01.045.
  3. Dang  H.  et  al.  Facile  synthesis  of  Co(OH)2  modified  TiO2  nanocomposites  with  enhanced  photocatalytic  H2  evolution  activity.  Materials  Letters.  2015.  №  138.  P.  56-59. 
    doi:  10.1016/j.matlet.2014.09.118.
  4. Liu  X.  et  al.  Sonochemical  synthesis  of  β-Co(OH)2  hexagonal  nanoplates  and  their  electrochemical  capacitive  behaviors.  Journal  of  Alloys  and  Compounds.  2013.  №  560.  P.  15-19.  doi:  10.1016/j.jallcom.2013.01.050.
  5. Yao  Y.  et  al.  Electrochemical  properties  of  Co(OH)2  powders  as  an  anode  in  an  alkaline  battery.  Journal  of  materials  science.  2010.  №.  45(14).  P.  3752-3756.  doi:  10.1007/s10853-010-4424-5.
  6. Gong  L.  et  al.  Synthesis  and  electrochemical  capacitive  behaviors  of  Co3O4  nanostructures  from  a  novel  biotemplating  technique.  Journal  of  Solid  State  Electrochemistry.  2012.  №  16(1).  P.  297-304.  doi:  10.1007/s10008-011-1327-6.
  7. Aghazadeh  M.,  Barmi  A.  A.  M.,  Yousefi  T.  Synthesis,  characterization,  and  supercapacitive  properties  of  β-Co  (OH)2  leaf-like  nanostructures.  Journal  of  the  Iranian  Chemical  Society.  2012.  №  9(2).  P.  225-229.  doi:  10.1007/s13738-011-0037-4.
  8. Evans  D.  G.,  Duan  X.  Preparation  of  layered  double  hydroxides  and  their  applications  as  additives  in  polymers,  as  precursors  to  magnetic  materials  and  in  biology  and  medicine.  Chemical  Communications.  2006.  №.  5.  P.  485-496.  doi:  10.1039/B510313B.
  9. Bassez   M.   P.   Water   near   its   supercritical   point   and  at   alkaline   pH   for   the   production   of   ferric   oxides  and   silicates   in   anoxic   conditions.   A   new   hypothesis   for   the   synthesis   of   minerals   observed  in  Banded   Iron   Formations   and   for   the   related  geobiotropic   chemistry   inside   fluid   inclusions.    Origins   of   Life   and   Evolution   of  Biospheres.       2018.  №  48(3).  P.  289-320.  doi:  10.1007/s11084-018-9560-y.
  10. Ali  K.,  Javed  Y.,  Jamil  Y.  Size  and  shapeontrol  synthesis  of  iron  oxide–based  nanoparticles:  current  status  and  future  possibility.  Complex  Magnetic  Nanostructures.  Springer,  Cham,  2017.  P.  39-81.  doi:  10.1007/978-3-319-52087-2_2.
  11. Kleshcheva  R.  R.  et  al.  Effect  of  Synthesis  Parameters  on  the  Phase  Formation  in  the  System  FeSO4-H2О-  OH+/OH--O2  (3.5≤  pH≤  13).  Russian  Journal  of  Applied  Chemistry.  2003.  №76(9).  P.  1379-1383.  doi:  10.1023/B:RJAC.0000012651.10582.83.
  12. Frolova  L.  A.  et  al.  An  Investigation  of  the  Mechanism  Magnetite  Precipitation  Using  Ammonium  Carbonate.  Eurasian  Chemico-Technological  Journal.  2018.  №20(3).  P.  223-228.  doi:  10.18321/ectj725.
  13. Frolova  L.,  Pivovarov  A.,  &  Butyrina  T.  Synthesis  of  pigments  in  Fe2O3-Al2O3-CoO  by  co-precipitation  method.  Pigment  and  Resin  Technology.  2017.  №  46(5).  356–361.  doi:  10.1108/PRT-07-2016-0073.
  14. Гороновский  И.  Т.,  Назаренко  Ю.  П.,  Некряч  Е.  Ф.  Краткий  справочник  по  химии.  Наукова  думка.  –  1987.