Влияние температуры и продолжительности прокаливания α-Fe2O3 на реакционную способность в окислении водорода

Abstract

Исследовано влияние температуры и продолжительности прокаливания однофазных образцов гематита со структурой α-Fe2O3 на окислительную способность в отношении водорода в режиме температурно-программируемой реакции в интервале 40–900 °C. Показано, что температура прокаливания является существенным фактором, влияющим на реакционную способность решеточного кислорода в окислении водорода. Образцы α-Fe2O3, прокаленные при 800–900 °C, проявляют наибольшую активность, процесс восстановления α-Fe2O3 в этих образцах протекает через стадию восстановления до магнетита, с последующим полным восстановлением до металла через совмещение стадий восстановления оксидов. Прокаливание образцов α-Fe2O3 при 1000–1100 °C приводит к существенному снижению окислительной способности, восстановление α-Fe2O3 начинается при температурах на 50–100 °C выше, идет без выделения отдельных стадий восстановления, полное восстановление α-Fe2O3 до металла в исследованных условиях не происходит. Установлено, что с увеличением температуры прокаливания образцов возрастает рентгенографическая плотность α-Fe2O3, что свидетельствует о снижении степени разупорядочения кристаллической решетки, которое приводит к росту энергии связи решеточного кислорода и существенному снижению реакционной способности α-Fe2O3 в окислении водорода

The effect of temperature and duration of calcination of single-phase samples of hematite with the α-Fe2O3 structure on the oxidizing ability with respect to hydrogen in the temperature-programmed reaction mode in the temperature range of 40–900 °C was studied. It is shown that the calcination temperature is a significant factor affecting the reactivity of lattice oxygen in the oxidation of hydrogen. Samples of α-Fe2O3, calcined at 800–900 °C, show the highest activity, the process of α-Fe2O3 reduction in these samples proceeds through the stage of reduction to magnetite, followed by complete reduction to metal through the combination of reduction stages of oxides. The calcination of α-Fe2O3 samples at 1000–1100 °C leads to a significant decrease in the oxidizing ability, the α-Fe2O3 reduction initiates at temperatures 50–100 °C higher, proceeds without separating individual reduction stages of oxide, there is no complete reduction of α-Fe2O3 under the studied conditions. It has been established that with an increase in the calcination temperature of the hematite samples, the X‑ray density of α-Fe2O3 increases, which indicates a decrease in the degree of crystal lattice disorder and an increase in the binding energy of lattice oxygen and manifests itself in a significant decrease in the reactivity of α-Fe2O3 in the oxidation of hydrogen