Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2022, 13 (6), 662–667
Thermal stability of the waylandite-structured nanocrystalline BiAl3(PO4)2(OH)6
Dmitry P. Elovikov – Ioffe Institute, St. Petersburg; St. Petersburg Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg, Russia; syncdima@mail.ru
Olga V. Proskurina – Ioffe Institute, St. Petersburg; St. Petersburg State Institute of Technology, St. Petersburg, Russia; proskurinaov@mail.ru
Maria V. Tomkovich – Ioffe Institute, St. Petersburg, Russia; maria.tom83@gmail.com
Valery L. Ugolkov – I. V. Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry of the Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia; ugolkov.52@gmail.com
Victor V. Gusarov – Ioffe Institute, St. Petersburg, Russia; victor.v.gusarov@gmail.com
Corresponding author: Dmitry P. Elovikov, syncdima@mail.ru
DOI 10.17586/2220-8054-2022-13-6-662-667
ABSTRACT A nanocrystalline powder of the waylandite-structured bismuth hydroaluminophosphate was obtained under hydrothermal conditions at 200 °C, 7 MPa and pH 7, and characterized by X-ray diffractometry, scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive microanalysis (EDAX). The simultaneous thermal analysis and high-temperature X-ray diffractometry have shown that the crystal-chemical formula of this compound can be represented as BiAl3(PO4)2O(OH)4·(H2O). This compound retains its structure and crystallite size (65 nm) up to about 500 °C. It has been determined that the decomposition of this compound in the 540–800 °C range results in the formation of Bi2O3, Bi2Al4O9 and AlPO4 phases. At temperatures above 800 °C, a complete thermal decomposition of Bi2Al4O9 and the formation of crystalline α-Al2O3 occur in this system, while Bi2O3 keeps evaporating during the isothermal exposure.
KEYWORDS nanocrystals, waylandite-structured, BiAl3(PO4)2O(OH)4·(H2O), thermal stability, hydrothermal synthesis, nature-like technologies.
ACKNOWLEDGEMENTS X-ray diffraction studies and elemental analyses of samples were performed employing the equipment of the Engineering Center of the St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University). The research was supported by the Russian Science Foundation Grant 21-13-00260
FOR CITATION Elovikov D.P., Proskurina O.V., Tomkovich M.V., Ugolkov V.L., Gusarov V.V. Thermal stability of the waylandite-structured nanocrystalline BiAl3(PO4)2(OH)6. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2022, 13 (6), 662–667.
[In Russian] Д.П. Еловиков, О.В. Проскурина, М.В. Томкович, В.Л. Уголков, В.В. Гусаров
Термическая устойчивость нанокристаллического BiAl3(PO4)2(OH)6 со структурой вейлендита
УДК 54.057:542.468:661.887:620.181.4:544.032.4
АННОТАЦИЯ В гидротермальных условиях при температуре 200 °С, давлении 7 МПа и величине pH 7 получен нанокристаллический порошок гидроалюмофосфата висмута со структурой вейлендита, охарактеризованный методами рентгеновской дифрактометрии, сканирующей электронной микроскопии (SEM) и энергодисперсионного микроанализа (EDAX). С использованием методов синхронного термического анализа и высокотемпературной рентгеновской дифрактометрии установлено, что кристаллохимическая формула данного соединения может быть представлена в виде BiAl3(PO4)2O(OH)4·(H2O). Данное соединение сохраняет свою структуру и размеры кристаллитов (~65 нм) до температуры около 500 °С. Определено, что после разложения этого соединения в температурном диапазоне 540–800°С формируются фазы состава Bi2O3, Bi2Al4O9 и AlPO4. При температуре выше 800 °С в данной системе происходит полное термическое разложение Bi2Al4O9 с образованием кристаллического α-Al2O3, а Bi2O3 испаряется по мере продолжительности изотермической выдержки.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА нанокристаллы, структура вейлендита, BiAl3(PO4)2(OH)6, термическая устойчивость, гидротермальный синтез, природоподобные технологии
