Труды КНЦ (Технические науки вып. 5/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 5. С. 90-95. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 5. P. 90-95. Financing: State task on the topic of research No. FMEZ-2020-0015. For citation: Shchukina E. S., Shamova I. K. Obtaining modified alkaline titanosilicate by hydrothermal synthesis // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 5. P. 90-95. doi:10.37614/2949- 1215.2023.14.5.016. Введение Природные щелочные титаносиликаты (Ti-Si) и их синтетические аналоги весьма интересны для ученых и практиков. Интерес обусловлен специфической структурой таких материалов, следовательно, и универсальными свойствами, в частности, их способностью сорбировать катионы различной зарядности (1-3), а также радионуклиды. Синтетические Ti-Si превосходят широко используемые для сорбции цеолиты по термической и радиационной стабильности более высокими сорбционными характеристиками. Кроме того, существует мнение, что Ti-Si, в которых титан (IV) частично замещен переходными металлами, например ниобием, приобретают фотокаталитические свойства. О синтезе минералоподобных Ti-Si в открытой печати заявили в 1970-х гг. [1, 2]. Значительно увеличилось число зарубежных публикаций, когда Ti-Si начали производить в промышленном масштабе. Так, Ti-Si марки ETS-4 [3, 4] обладал структурой минерала зорит и использовался в качестве молекулярных сит, далее получили его модифицированную форму — ETS-10 [5], которая, помимо сорбционных, обладала фотокаталитическими свойствами. Также известна марка Ti-Si IONSIVIE-911 со структурой минерала ситинакит [6]. При этом поиск новых видов Ti-Si минералов каркасного строения и разработка условий их синтеза проводятся достаточно интенсивно. В частности, в уртитах месторождения Коашва (Кольский полуостров) найден новый минерал — иванюкит. Структура минерала иванюкита, которая характеризует каркасное строение кристалла, представлена на рис. 1. Как правило, для синтеза Ti-Si берут особо чистые и, в связи с этим, дорогие реагенты, что значительно повышает стоимость и ограничивает их широкое применение. В наших экспериментах использовались технические продукты. Опыты проводили с учетом имеющихся у нас данных по синтезу каркасных титаносиликатов, их кристаллизация протекает в пересыщенной щелочной системе TiOSO 4 -Na 2 SiO 3 -NaOH-H 2 O в гидротермальных условиях [8, 9]. При проведении работы были использованы не реактивы, а технические продукты. Методика экспериментов Предварительно были приготовлены растворы из титанового соединения, которое выделялось при сернокислотной переработке минерального титанитового концентрата (CaTiSiO 5 ) в виде сульфата титанила в моногидратной форме — TiOSO 4 'H 2 O. Концентрация раствора, г/л: TiO 2 — 80, H 2 SO 4 — 120. Источником кремния служил раствор жидкого стекла концентрации, мас. %: SiO 2 — 31,8; Na 2 O — 10,1 с плотностью 1,46 г/дм3. Заданный показатель рН прекурсора (рН 12-12,5) регулировали добавкой щелочи NaOH. Смешением названных компонентов, расход которых рассчитан исходя из заданного мольного соотношения Ti : Si : Na : H 2 O = 1 : 3,5 : 5,0 : 150, готовили гелеобразный прекурсор, который помещали в автоклав (рабочий объем 70 мл) и подвергали его гидротермальной обработке в термопечи © Щукина Е. С., Шамова И. К., 2023 Рис. 1. Кристаллическая структура титаносиликатного минерала, подобного иванюкитуNa3-4(TiO)4(SiO4)r6H20 [7]. Тетраэдры SiO4 (зеленые), октаэдры TiO6 (синие) образуют каркас. Молекулы воды и катионы натрия находятся во внекаркасном пространстве (каналы) 91