Control of morphology and nanostructure of copper and cobalt oxalates: Effect of complexing ions, polymeric additives and molecular weight

Abstract

Precipitated oxalates are often nanostructured and can be used as precursors for nanostructured oxides for different applications. The modification of the particle shape and nanostructures of both copper and cobalt oxalates has been demonstrated using polymeric additives or complexing counter-ions. In the case of cobalt oxalate the characteristic elongated rod particle shape (axial ratio of 10) can be modified by using polymethymethacrylate (PMMA) to produce particles with lower axial ratios of 2, through cubes all the way to platelets (axial ratio 0.2). The PMMA inhibits the growth of the particles along the [101] direction more and more strongly as the concentration of the polymer increases. The crystallite size from XRD line broadening is not modified by the PMMA indicating that the PMMA does not influence the nucleation and growth but modifies the aggregation kinetics. Copper oxalates precipitated in the presence of different cellulose derived polymers with different molecular weights and functional groups (methyl and propyl) showed sensitivity to both molecular weight and functional group. Higher molecular weights did not influence the copper oxalate particle shape, whereas methyl cellulose gave elongated particles and propyl celluloses gave platelet like particles. Copper oxalate precipitated in the presence of acetate counter ions gave platelets with an axial ratio of 0.15 compared to the cushion-like morphology (axial ratio 0.5). The primary crystallites were more elongated along the [001] direction in the presence of acetate, modifying the proportion of the hydrophobic and hydrophilic surfaces and hence influencing the aggregation kinetics and particle shape. The copper and cobalt oxalate particle formation seems to be dominated by the primary particle aggregation with the different additives interacting specifically with different crystallographic faces of the primary particles. By tuning this interaction particles with different shapes and substructures can be formed.

An investigation into the production of hydrogen and carbon nanomaterials by the thermocatalytic decomposition of methane

“…Slower ramp -up rate led to better catalytic activity. By examining the catalyst and deposited carbon after the reaction using TEM, it was revealed that the self-regulating system allowed the formation of active from the hydrogen bonds between the ribbons due to the H 2 O molecules [193,194].…”

“…5.2 (a) inset) revealed that one particle was actually composed of bundles of nano-wires which were stacked in a parallel between the ribbons due to the H 2 O molecules as shown in Fig. 5.3 [193,194]. Every nickel ion was bonded by two C 2 O 4 ions to form a planar molecule in the complexes.…”

Diffúzió- és áramlásvezérelt csapadékmintázatok vizsgálata

“…Wisgerhof és munkatársai bizonyították röntgendiffrakciós mérésekkel, hogy szobahőmérsékleten az oxálsav és a kobalt-klorid vizes közegű egyszerű oldatreakciója segítségével előállítható a termodinamikailag kevésbé stabil, halvány szürkés CoC 2 O 4 · 4H 2 O kristályvizes forma [115,116]. A kobalt-és réz(II)-oxalátok legfontosabb ipari felhasználása, hogy prekurzor vegyületei az átmenetifém-oxidoknak [117]. E két átmenetifémionnak a sugara hasonló méretű, így képesek szilárd oldat képzésre, vagyis képesek egymás helyettesítésére a kristályrácsban mint például Co 0,7 Cu 0,3 C 2 O 4 · 2H 2 O [118], mely röntgendiffraktometriás analízissel könnyen megkülönböztethető a két oxalát szilárd keverékétől [119].…”

“…Az irodalomban a kobalt(II)-oxalát vizes közegben történő morfológiát befolyásoló anyagoktól mentes szintézise során a pálca morfológia a jellemző mind a dihid-rát, mind a tetrahidrát kristályvizes formát tekintve. A kristályok mérete pedig az előállítási módszertől függően mikrométer és mikrométer alatti hosszal jellemezhető [104,115,117]. A jól kevert referencia rendszer esetén térbeli koncentrációgradiens nem lép fel és a 41.…”

“…A további kísérletek során az oxalátcsapadék képződését vizsgáltam a réz-és kobaltionokat is tartalmazó rendszerben. E vegyes rendszer anyagtudományi szempontból a kutatások előterébe került, hiszen ezen fém-oxalátok prekurzorai a különböző összetételű réz-és kobalttartalmú oxidkatalizátoroknak [117]. A két fémion a hasonló ionátmérőjük miatt az oxalátionnal való csapadékképzés során egymást helyettesítve képesek beépülni egy kristályrácsba [118].…”