A study of a reduction of a micro- and nanometric bismuth oxide in hydrogen atmosphere - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

A study of a reduction of a micro- and nanometric bismuth oxide in hydrogen atmosphere

Abstrakt

A reduction of bismuth oxide in hydrogen atmosphere was investigated. The reaction was performed with a material in various structural forms: powder: with micrometric grains, powder with nanometric grains and powder pressed into pellets. The process was performed in both isothermal and non-isothermal conditions. An activation energy of the reaction calculated with Friedman method was found to be about 85 kJ/mol for the reduction of both micrometric powder and pellets. A model fitting analysis based on Coats-Redfern method suggests, that the reaction is limited by a diffusion of gaseous reactants, what is consistent with a structural analysis. An effect of liquid bismuth evaporation was noticed at the beginning of the process. This phenomenon was much stronger in the case of reduction of nanometric powder. The activation energy was estimated to be about 30 – 50 kJ/mol. The reaction could have been performed at lower temperature.

Cytowania

  • 9

    CrossRef

  • 0

    Web of Science

  • 9

    Scopus

Cytuj jako

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:
THERMOCHIMICA ACTA nr 669, strony 99 - 108,
ISSN: 0040-6031
Język:
angielski
Rok wydania:
2018
Opis bibliograficzny:
Trawiński B. J., Bochentyn B., Kusz B.: A study of a reduction of a micro- and nanometric bismuth oxide in hydrogen atmosphere// THERMOCHIMICA ACTA. -Vol. 669, (2018), s.99-108
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1016/j.tca.2018.09.010
Bibliografia: test
  1. J. C. Juarez, R. Morales, Reduction Kinetics of Ag 2 MoO 4 by Hydrogen, Metall. Mater. Trans. B 39B (2008) 738-745 doi:10.1007/s11663-008-9173-3 otwiera się w nowej karcie
  2. M. Kumar, Y. Ando, Chemical Vapor Deposition of Carbon Nanotubes: A Review on Growth Mechanism and Mass Production, J. Nanosci. Nanotechnol. 10(6) (2010), 3739- 3758 doi:10.1166/jnn.2010.2939 otwiera się w nowej karcie
  3. P. Pourghahramani, E. Forssberg, Reduction kinetics of mechanically activated hematite concentrate with hydrogen gas using nonisothermal methods, Termochim. Acta 454 (2007) 69-77 doi:10.1016/j.tca.2006.12.023 otwiera się w nowej karcie
  4. K. Piotrowski et al., Effect of gas composition on the kinetics of iron oxide reduction in a hydrogen production process, Int. J. Hydrog. Energy 30 (2005) 1543-1554 doi:10.1016/j.ijhydene.2004.10.013 otwiera się w nowej karcie
  5. H. Chen et al., Reduction of hematite (Fe 2 O 3 ) to metallic iron (Fe) by CO in a micro fluidized bed reaction analyzer: A multistep kinetics study, Powder Technol. 316 (2017) 410- 420 doi:10.1016/j.powtec.2017.02.067 otwiera się w nowej karcie
  6. B. Janković et al., The kinetic analysis of non-isothermal nickel oxide reduction in hydrogen atmosphere using the invariant kinetic parameters method, Thermochim. Acta 456 (2007) 48-55 doi:10.1016/j.tca.2007.01.033 otwiera się w nowej karcie
  7. J. Szekely, J. W. Evans, Studies in gas-solid reactions: Part II. An experimental study of nickel oxide reduction with hydrogen, Metall. Trans. 2 (1971) 1699-1710 doi:10.1007/BF02913896 otwiera się w nowej karcie
  8. K. V. Manukyan et al., Nickel Oxide Reduction by Hydrogen: Kinetics and Structural Transformations, J. Phys. Chem. C 119 (2015) 16131−16138 doi: 10.1021/acs.jpcc.5b04313 otwiera się w nowej karcie
  9. P. Erri, A. Varma, Diffusional Effects in Nickel Oxide Reduction Kinetics, Ind. Eng. Chem. Res. 48 (2009) 4-6 doi: 10.1021/ie071588m otwiera się w nowej karcie
  10. D. Jelić et al., A thermogravimetric study of reduction of silver oxide under non-isothermal conditions, Contemp. Mater. I−2 (2010) 144-150 doi:10.5767/anurs.cmat.100102.en.144J otwiera się w nowej karcie
  11. D. Jelić et al., A kinetic study of copper(II) oxide powder reduction with hydrogen, based on thermogravimetry, Thermochim. Acta 521 (2011) 211-217 doi:10.1016/j.tca.2011.04.026 otwiera się w nowej karcie
  12. W. V. Schulmeyer, H. M. Ortner, Mechanisms of the hydrogen reduction of molybdenum oxides, Int. J. Refract. Metals Hard Mater. 20 (2002) 261-269 doi:10.1016/S0263 otwiera się w nowej karcie
  13. B.-S. Kim et al., Study on the Reduction of Molybdenum Dioxide by Hydrogen, Mater. Trans. 49(9) (2009) 2147-2152 doi:10.2320/matertrans.MER2008103 otwiera się w nowej karcie
  14. S. Vyazovkin, C. A. Wight, Model-free and model-fitting approaches to kinetic analysis of isothermal and nonisothermal data, Thermochim. Acta 340-341 (1999) 53-68 doi.org/10.1016/S0040-6031(99)00253-1 otwiera się w nowej karcie
  15. S. Vyazovkin et al., ICTAC Kinetics Committee recommendations for performing kinetic computations on thermal analysis data, Thermochim. Acta 520 (2011) 1-19 doi:10.1016/j.tca.2011.03.034 otwiera się w nowej karcie
  16. F. Korkmaz et al., Thermodynamic Analysis and Reduction of Bismuth Oxide by Ethanol, Metall. Mater. Trans. B 47B (2016) 2378-2385 doi:10.1007/s11663-016-0686-x otwiera się w nowej karcie
  17. V. B. Chernogorenko, K. A. Lynchak, Production of bismuth powder by the reduction of bismuth oxide with a mixture of molecular and atomic hydrogen, Powder Metall. Met. Ceram. 12 (1973) 360-362 doi:10.1007/BF00791258 otwiera się w nowej karcie
  18. B. Kusz et al., Structural studies and melting of bismuth nanocrystals in reduced bismuth germanate and bismuth silicate glasses, J. Non-Cryst. Solids 328 (2003) 137-145 doi:10.1016/S0022-3093(03)00466-6 otwiera się w nowej karcie
  19. B. Bochentyn et al., Characterization of structural, thermal and mechanical properties of bismuth silicate glasses, J. Non-Cryst. Solids 439 (2016) 51-56 doi:10.1016/j.jnoncrysol.2016.02.026 otwiera się w nowej karcie
  20. B. Trawiński et al., Structure and thermoelectric properties of bismuth telluride-Carbon composites, Mater. Res. Bull. 99 (2018) 10-17 doi:10.1016/j.materresbull.2017.10.043 otwiera się w nowej karcie
  21. B. Bochentyn et al., Novel method of metal -oxide glass composite fabrication for use in thermoelectric devices, Mater. Res. Bull. 76 (2016) 195-204 doi:10.1016/ j.materresbull.2015.12.018 otwiera się w nowej karcie
  22. G.-G. Lee et al., Synthesis of Bi-Te-Se-based Thermoelectric Powder by an Oxide- Reduction Process, Electron. Mater. Lett. 6(3) (2010) 123-127 doi:10.3365/eml.2010.09.123 otwiera się w nowej karcie
  23. G.-G. Lee, G.-H. Ha, Synthesis of Bi0.5Sb1.5Te3 Thermoelectric Powder Using an Oxide-Reduction Process, J. Electron. Mater. 43(6) (2014) 1697-1702 doi:10.1007/s11664- 013-2846-y otwiera się w nowej karcie
  24. Y. S. Lim et al., Synthesis of n-type Bi 2 Te 1-x Se x compounds through oxide reduction process and related thermoelectric properties, J. Eur. Ceram. Soc. 37 (2017) 3361-3366 doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2017.04.020 otwiera się w nowej karcie
  25. A. W. Coats, J. P. Redfern, Kinetic Parameters from Thermogravimetric Data, Nature 201 (1964) 68-69 doi:10.1038/201068a0 otwiera się w nowej karcie
  26. M. Pospišil, Study of reduction kinetics of mixed oxides NiO-V2O5 with hydrogen, J. Thermal Anal. 27(1) (1983) 77-87 doi:10.1007/BF01907323 otwiera się w nowej karcie
  27. J. A. Rodriguez et al., Experimental and Theoretical Studies on the Reaction of H2 with NiO: Role of O Vacancies and Mechanism for Oxide Reduction, J. Am. Chem. Soc. 124(2) (2002) 346-354 doi:10.1021/ja0121080 otwiera się w nowej karcie
  28. G. Guenther, O. Guilllon, Solid state transitions of Bi2O3 nanoparticles, J. Mater. Res. 29(12) (2014) 1383-1392 doi:10.1557/jmr.2014 otwiera się w nowej karcie
  29. FIGURE S5. Average activation energy -average correlation coefficient plot for different models of powder reduction; vertical lines mark an expected activation energy range 65-95 otwiera się w nowej karcie
  30. kJ/mol; only models with av. correlation higher than 0.93 (17 from the group of 20) are shown FIGURE S6. Average activation energy -average correlation coefficient plot for different models of pellet reduction; vertical lines mark an expected activation energy range 65-105 otwiera się w nowej karcie
  31. kJ/mol; only models with av. correlation higher than 0.93 (17 from the group of 20) are shown otwiera się w nowej karcie
Źródła finansowania:
  • OPUS 11 umowa UMO-2016/21/B/ST8/03193
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 133 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi