powderИзвестия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытияPowder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)1997-308X2412-8767НИТУ "МИСИС"10.17073/1997-308X-2026-1-71-77powder-1102Research ArticleНаноструктурированные материалы и функциональные покрытияNanostructured Materials and Functional CoatingsИзучение адсорбционно-структурных характеристик бора, поверхностно модифицированного пентаоксидом ванадияAdsorption and structural characteristics of boron surface-modified with vanadium pentoxidehttps://orcid.org/0009-0004-6375-7067РябинаА. В.RyabinaA. V.

Анна Владимировна Рябина – к.х.н., ст. науч. сотрудник лаборатории физико-химии дисперсных систем

Россия, 620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

Anna V. Ryabina – Cand. Sci. (Chem.), Senior Researcher, Laboratory of Physical Chemistry of Disperse Systems

91 Pervomaiskaya Str., Ekaterinburg 620990, Russia

anna-ryabina@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6682-9685ШевченкоВ. Г.ShevchenkoV. G.

Владимир Григорьевич Шевченко – д.х.н., гл. науч. сотрудник, зав. лабораторией физико-химии дисперсных систем

Россия, 620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

Vladimir G. Shevchenko – Dr. Sci. (Chem.), Chief Researcher, Head of the Laboratory of Physical Chemistry of Disperse Systems

91 Pervomaiskaya Str., Ekaterinburg 620990, Russia

shevchenko@ihim.uran.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6381-0746КрасильниковВ. Н.KrasilnikovV. N.

Владимир Николаевич Красильников – д.х.н, гл. науч. сотрудник лаборатории неорганического синтеза

Россия, 620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

Vladimir N Krasilnikov – Dr. Sci. (Chem.), Chief Researcher, Laboratory of Inorganic Synthesis

91 Pervomaiskaya Str., Ekaterinburg 620990, Russia

kras@ihim.uran.ruИнститут химии твердого тела УрО РАНРоссияInstitute of Solid State Chemistry, Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2026030420262017177Copyright © Рябина А.В., Шевченко В.Г., Красильников В.Н., 20262026Рябина А.В., Шевченко В.Г., Красильников В.Н.Ryabina A.V., Shevchenko V.G., Krasilnikov V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://powder.misis.ru/jour/article/view/1102

С помощью комплекса методов, включающего низкотемпературную адсорбцию азота, растровую электронную микроскопию, рентгенофазовый анализ и др., исследованы дисперсный состав и морфология частиц порошков аморфного бора, пентаоксида ванадия и бора, модифицированного 2 мас. % пентаоксида ванадия. Изотермы адсорбции рассмотрены с позиции их соответствия изотермам по классификации С. Брунауэра, Л. Деминга, У. Деминга и Э. Теллера (БДДТ), а также определенному виду пористости, что необходимо для понимания области дальнейшего применения порошков. Показано, что тип химической связи в адсорбенте, его структура и особенности формирования поверхности в процессе модифицирования влияют на адсорбционно-структурные характеристики синтезированного образца и позволяют изменять его текстурные параметры.

Using a combination of methods including low-temperature nitrogen adsorption, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and others, the particle size distribution and morphology of amorphous boron, vanadium pentoxide, and boron modified with 2 wt. % vanadium pentoxide were investigated. The adsorption isotherms were analyzed in terms of their correspondence to the Bru­nau­­er – Deming – Deming – Teller (BDDT) classification and to the corresponding type of porosity, which is important for determining the potential application areas of the powders. It is shown that the type of chemical bonding in the adsorbent, its structure, and the features of surface formation during modification influence the adsorption and structural characteristics of the synthesized sample and allow its textural parameters to be controlled.

пористостьудельная поверхностьпентаоксид ванадияпорошок борамодификатортип химической связиporosityspecific surface areavanadium pentoxideboron powdermodifierchemical bonding typeРабота выполнена по госбюджетной теме № 124020600007-8 блок 2.The work was carried out within the framework of the state research program No. 124020600007-8 (Block 2).ReferencesРauling L., The nature of the chemical bond. (3 ed.). N.Y.: Ithaca, I960. 242 p.Рauling L., The nature of the chemical bond. (3 ed.). N.Y.: Ithaca, I960. 242 p.Самсонов Г.В., Марковский Л.Я., Жигач А.Ф., Валяшко М.Г. Бор его соединения и сплавы. Киев: Изд-во АН УССР, 1960. 590 с.Samsonov G.V., Markovsky L.Ya., Zhigach A.F., Valyashko M.G. Boron, its compounds and alloys. Kiev: Publishing House of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1960. 590 p. (In Russ.).Аликин В.Н., Вахрушев А.В., Голубчиков В.Б., Ермилов А.С, Липанов А.М., Серебренников С.Ю. Твердые топлива ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 2011. 380 с.Alikin V.N., Vakhrushev A.V., Golubchikov V.B., Ermilov A.S. Solid fuels of rocket engines. Moscow: Mashinostroenie. 2011, 380 p. (In Russ.).King M.K. Boron ignition and combustion in air-augmented rocket after burners. Seventh IANNAF Combustion Meeting. 1972;204: 243–259. https://doi.org/10.1080/00102207208952516King M.K. Boron ignition and combustion in air-augmented rocket after burners. Seventh IANNAF Combustion Meeting. 1972;204: 243–259. https://doi.org/10.1080/00102207208952516Dreizin E.L., Keil D.G., Felder W., Vicenzi E.P. Phase changes in boron ignition and combustion. Combustion and Flame. 1999;119:272–290. https://doi.org/.10.1016/S0010-2180(99)00066-8Dreizin E.L., Keil D.G., Felder W., Vicenzi E.P. Phase changes in boron ignition and combustion. Combustion and Flame. 1999;119:272–290. https://doi.org/.10.1016/S0010-2180(99)00066-8Livage J. Vanadium pentoxide gels. Chemistry of Mate­rials. 1991;3(4):578–593. https://doi.org/.10.1021/cm00016a006Livage J. Vanadium pentoxide gels. Chemistry of Mate­rials. 1991;3(4):578–593. https://doi.org/.10.1021/cm00016a006Vernardou D. State-of-the-art of chemically grown vanadium pentoxide nanostructures with enhanced electro­chemical properties. Advanced Materials Letters. 2013; 4(11):798–810. https://doi.org/.10.5185/amlett.2013.5485Vernardou D. State-of-the-art of chemically grown vanadium pentoxide nanostructures with enhanced electro­chemical properties. Advanced Materials Letters. 2013; 4(11):798–810. https://doi.org/.10.5185/amlett.2013.5485Chernova N.A., Roppolo M., Dillonb A.C, Whittingham M.S. Layered vanadium and molybdenum oxides: batteries and electrochromics. Journal of Materials Che­mistry. 2009;19:2526–2552. https://doi.org/.10.1039/B819629JChernova N.A., Roppolo M., Dillonb A.C, Whittingham M.S. Layered vanadium and molybdenum oxides: batteries and electrochromics. Journal of Materials Che­mistry. 2009;19:2526–2552. https://doi.org/.10.1039/B819629JЗахарова Г.С. Интеркалаты оксидов ванадия и нанотубулены на их основе: Синтез, строение, свойства: Автореф. дис. … докт. хим. наук. Екатеринбург: Ин-т высокотемпературной электрохимии УрО РАН, 2007.Zakharova G.S. Intercalates of vanadium oxides and nanotubulenes based on them: Synthesis, structure, properties. Abstract of the Dissertation of Dr. Sci. (Chem.). Ekate­rinburg: Institute of High-Temperature Electrochemistry, Ural Branch of the RAS, 2007. (In Russ.).Шевченко В.Г., Еселевич Д.А., Конюкова А.В., Красильников В.Н. Способ активации порошка алюминия: Патент 2509790. (РФ). 2014.Shevchenko V.G., Yeselevich D.A., Konyukova A.V., Krasilnikov V.N. Method of activation of aluminum powder: patent (RF) No. 2509790. Publ. 2014. (In Russ.).Шевченко В.Г., Красильников В.Н., Еселевич Д.А., Конюкова А.В., Анчаров А.И., Толочко Б.П. Влияние V2O5 на механизм окисления порошка АСД-4. Физика горения и взрыва. 2015;51(5):70–76. https://doi.org/. 10.15372/FGV20150508Shevchenko V.G., Krasilnikov V.N., Yeselevich D.A., Konyukhova A.V., Ancharov A.I., Tolochko B.P. The effect of V2O5 on the mechanism of oxidation of ASD-4 powder. Fizika goreniya i vzryva. 2015; 51(5):70–76. (In Russ.). https://doi.org/. 10.15372/FGV20150508Шевченко В.Г., Красильников В.Н., Еселевич Д.А., Конюкова А.В. Горючее как компонент энергетических конденсированных систем и способ его получения. Патент 2784154. (РФ). 2012.Shevchenko V.G., Krasilnikov V.N., Yeselevich D.A., Konyukova A.V. Fuel as a component of energy condensed systems and the method of its production. Patent (RF) No. 2784154. 2012. (In Russ.).Aldebert P., Baffier N., Gharbi N., Livage J. Layered structure of vanadium pentoxide gels. Materials Research Bulletin. 1981;16(6):669–676. https://doi.org/.10.1016/0025-5408(81)90266-XAldebert P., Baffier N., Gharbi N., Livage J. Layered structure of vanadium pentoxide gels. Materials Research Bulletin. 1981;16(6):669–676. https://doi.org/.10.1016/0025-5408(81)90266-XAldebert P., Haesslin H.W., Baffier N., Livage J. Vana­dium pentoxide gels. III. X-ray and neutron diffraction study of highly concentrated systems one-dimensional swelling. Journal of Colloid and Interface Science. 1984;98(2): 478–483. https://doi.org/10.1016/s0021-9797(84)80066-1Aldebert P., Haesslin H.W., Baffier N., Livage J. Vana­dium pentoxide gels. III. X-ray and neutron diffraction study of highly concentrated systems one-dimensional swelling. Journal of Colloid and Interface Science. 1984;98(2): 478–483. https://doi.org/10.1016/s0021-9797(84)80066-1Legendre J-J. Vanadium pentoxide gels. I. Structurial study by electron diffraction. Journal of Colloid and Interface Science. 1983;94(1):75–83. https://doi.org/.10.1016/0021-9797(83)90236-9Legendre J-J. Vanadium pentoxide gels. I. Structurial study by electron diffraction. Journal of Colloid and Interface Science. 1983;94(1):75–83. https://doi.org/.10.1016/0021-9797(83)90236-9Legendre J.-J., Aldebert P., Baffier N., Livage J. Vanadium pentoxide gels. II. Structurial. study by X-ray diffraction. Journal of Colloid and Interface Science. 1983;94(1): 84–89. https://doi.org/.10.1016/0021-9797(83)90237-0Legendre J.-J., Aldebert P., Baffier N., Livage J. Vanadium pentoxide gels. II. Structurial. study by X-ray diffraction. Journal of Colloid and Interface Science. 1983;94(1): 84–89. https://doi.org/.10.1016/0021-9797(83)90237-0Barboux P., Baffier N., Morineau R., Livage J. Diffusion protonique dans les xerogels de pentoxyde de vanadium. Solid State Lonics. 1983;9-10(2):1073–1080. https://doi.org/.10.1016/0167-2738(83)90133-9Barboux P., Baffier N., Morineau R., Livage J. Diffusion protonique dans les xerogels de pentoxyde de vanadium. Solid State Lonics. 1983;9-10(2):1073–1080. https://doi.org/.10.1016/0167-2738(83)90133-9Ковба Л.М. Рентгенография в неорганической химии. М.: МГУ, 1991. 255 с.Kovba L.M. Radiography in inorganic chemistry, Moscow: Moscow State University, 1991. 255 p. (In Russ.).Грег С., Синг К. Адсорбция. Удельная поверхность. Пористость. М.: Мир, 1984. 306 с.Greg S., Sing K. Adsorption. Specific surface area. Poro­sity. Moscow: Mir, 1984. 306 p. (In Russ.).Rouquerol F. Rouquerol J., Singl K.S.W. Adsorption by powders and porous solids. Principles, methodology and applications. San Diego; London; Boston; New York; Sydney; Tokyo; Toronto: Academic Press, 1999. 467 p.Rouquerol F. Rouquerol J., Singl K.S.W. Adsorption by powders and porous solids. Principles, methodology and applications. San Diego; London; Boston; New York; Sydney; Tokyo; Toronto: Academic Press, 1999. 467 p.Lippens B.C., de Boer J.H. Studies on pore systems in catalysts. Journal of Catalysis. 1965;4:319–323. https://doi.org/.10.1016/0021-9517(65)90307-6Lippens B.C., de Boer J.H. Studies on pore systems in catalysts. Journal of Catalysis. 1965;4:319–323. https://doi.org/.10.1016/0021-9517(65)90307-6Barret E.P., Joyner L.G., Halenda P.P. The determination of pore volume and area Distribution in porous substances. 1. Computations from nitrogen isotherms. Journal of the American Chemical Society. 1951;73:373–380. https://doi.org/.10.1021/ja01145a126Barret E.P., Joyner L.G., Halenda P.P. The determination of pore volume and area Distribution in porous substances. 1. Computations from nitrogen isotherms. Journal of the American Chemical Society. 1951;73:373–380. https://doi.org/.10.1021/ja01145a126Harkins W. D., Jura G. Surfaces of solids. XII. An absolute method for the determination of the area of a finely divided crystalline solid. Journal of the American Chemical Society. 1944;66(8):1362–1366. https://doi.org/.10.1021/ja01236a047Harkins W. D., Jura G. Surfaces of solids. XII. An absolute method for the determination of the area of a finely divided crystalline solid. Journal of the American Chemical Society. 1944;66(8):1362–1366. https://doi.org/.10.1021/ja01236a047Фенелонов В.Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. 413 с.Fenelonov V. B. Introduction to the physical chemistry of the formation of the supramolecular structure of adsorbents and catalysts. Novosibirsk: Publishing House of the Siberian Branch of the RAS, 2002. 413 p. (In Russ.).Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск: Наука, 1999. 470 с.Karnaukhov A.P. Adsorption. The texture of dispersed and porous materials. Novosibirsk: Nauka, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 1999. 470 p. (In Russ.).Butt H.-J., Graf K., Kappl M. Physics and Chemistry of Interfaces. John Wiley & Sons, 2006. 373 p. https://doi.org/.10.1002/ange.200385136Butt H.-J., Graf K., Kappl M. Physics and Chemistry of Interfaces. John Wiley & Sons, 2006. 373 p. https://doi.org/.10.1002/ange.200385136

The authors declare that there are no conflicts of interest present.