Новий підхід отримання метасилікату натрію з деалюмініснованого каоліну для синтезу наночастинок аморфного діоксиду кремнію

  • Д.Б. Пузер Факультет фізики, Університет науки і технологій Кваме Нкрума, Кумасі, Гана https://orcid.org/0009-0001-4470-681X
  • А.Ч.К. Амузу Факультет фізики, Університет науки і технологій Кваме Нкрума, Кумасі, Гана
  • А. Абандо Факультет фізики, Університет науки і технологій Кваме Нкрума, Кумасі, Гана https://orcid.org/0009-0004-2465-8277
  • І. Нкрума Факультет фізики, Університет науки і технологій Кваме Нкрума, Кумасі, Гана https://orcid.org/0000-0003-4030-7931
  • Б. Квакі-Авуа Факультет фізики, Університет науки і технологій Кваме Нкрума, Кумасі, Гана https://orcid.org/0000-0002-8842-681X
  • Ф.К. Ампонг Факультет фізики, Університет науки і технологій Кваме Нкрума, Кумасі, Гана https://orcid.org/0000-0003-3562-8183
  • Р.К. Нкум Факультет фізики, Університет науки і технологій Кваме Нкрума, Кумасі, Гана https://orcid.org/0000-0003-0404-760X
  • Ф. Боак'є Факультет фізики, Університет науки і технологій Кваме Нкрума, Кумасі, Гана
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-38
Ключові слова: аморфний кремнезем, золь-гель синтез, наночастинки, характеризація, метакаолін, метасилікат натрію

Анотація

Silicon Dioxide nanoparticles of high purity was synthesized using a novel technique of obtaining sodium metasilicate from de-aluminated metakaolin. The process involved taking the de-aluminated metakaolin through several recrystallization steps to form sodium metasilicate. This was then converted into silicon dioxide nanoparticles using the sol gel technique. The nanoparticles were studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray analysis, thermogravimetric analysis, Fourier transform infrared spectroscopy and UV-visible optical absorption spectroscopy. The results from all the characterization techniques confirmed that the synthesized product was amorphous silicon dioxide nanoparticles with a high level of purity. This study gives an alternate pathway for obtaining sodium metasilicate from de-aluminated metakaolin for the synthesis of amorphous silicon dioxide nanoparticles for industrial applications.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

R.S. Dubey, Y.B.R.D. Rajesh, and M.A. Mor, Materials Today, 2 (4-5), 3575 (2015). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.07.098

M. Unasir, T. Riwikantoro, M.O.Z. Ainuri, and D. Arminto, Materials Science, 33 (1), 47 (2015). https://doi.org/10.1515/msp-2015-0008

H. Lin, M. Yang, X. Ru, G. Wang, S. Yin, F. Peng, C. Hong, et al., Nature Energy, 8(8), 789 (2023). https://doi.org/10.1038/s41560-023-01255-2

C.P. Faizul, C. Abdullah, and B. Fazlul, Advanced Materials Research, 626, 997 (2013). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.626.997

F. Akhter, A. Atta, R. Mahmood, N. Abbasi, S. Ahmed, W. Mukhtiar, and A. Mallah, Silicon, 14 8295 (2022). https://doi.org/10.1007/s12633-021-01611-5

T. Mizutani, K. Arai, M. Miyamoto, and Y. Kimura, Progress in Organic Coatings, 55(3), 276 (2006). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2005.12.001

S.S. Owoeye, S.M. Abegunde, and B. Oji, Nano-Structures & Nano-Objects, 25, 100625 (2021). https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2020.100625

M. Heikal, H. El-didamony, T.M. Sokkary, and I.A. Ahmed, Construction and Building Materials, 38, 1180 (2013). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.09.069

N. Meftah, A. Hani, and A. Merdas, Chemistry Africa, 6(6), 3039 (2023). https://doi.org/10.1007/s42250-023-00688-2

D. Bokov, A.T. Jalil, S. Chupradit, W. Suksatan, M.J. Ansari, I.H. Shewael, G.H. Valley, et al., Advances in Materials Science and Engineering, 2021(1), 5102014 (2021). https://doi.org/10.1155/2021/5102014

F. Farirai, M. Ozonoh, T.C. Aniokete, O. Eterigho-ikelegbe, M. Mupa, and B. Zeyi, International Journal of Sustainable Engineering, 14(1), 57 (2021). https://doi.org/10.1080/19397038.2020.1720854

V. Zarei, M. Mirzaasadi, A. Davarpanah, A. Nasiri, and M. Valizadeh, Processes, 9(2), 334 (2021). https://doi.org/doi.org/10.3390/pr9020334

F. Qi, G. Zhu, and Y. Zhang, X. Hou, S. Li, J. Zhang and H. Li, Journal of American Ceramic Society, 104(1), 535 (2020). https://doi.org/10.1111/jace.17440

P.S. Utama, R. Yamsaengsung, and C. Sangwichien, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 36(1), 523 (2019). https://doi.org/10.1590/0104-6632.20190361s20170458

G.J. Croissant, K.S. Butler, J.I. Zink, and C.J. Brinker, Nature Reviews Materials, 5(12), 886 (2020). https://doi.org/10.1038/s41578-020-0230-0

Z. Li, D. Wang, F. Lv, J. Chen, C. Wu, Y. Li, J. Shen, and Y. Li, Materials, 15(3), 970 (2022). https://doi.org/10.3390/ma15030970

S. Rezaei, I. Manoucheri, R. Moradian, and B. Pourabbas, Chemical Engineering Journal, 252, 11 (2014). https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.04.100

U. Zulfiqar, T. Subhani, and S.W. Husain, Journal of Asian Ceramic Societies, 4(1), 91 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jascer.2015.12.001

J. Tao, Cement and Concrete Research, 35(10), 1943 (2005). https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005.07.004

C.P. Faizul, C. Abdullah, and B. Fazlul, Advanced Materials Research, 626, 997 (2013). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.626.997

N.N. Maseko, D. Enke, S.A. Iwarere, O.S. Oluwafemi, and J. Pocock, Sustainability, 15(5), 4626 (2023). https://doi.org/10.3390/su15054626

G. Zhu, H. Li, X. Wang, S. Li, X. Hou, W. Wu, and Q. Tang, The American Ceramic Society, 99(8), 2778 (2016). https://doi.org/10.1111/jace.14242

P. Sharma, J. Prakash, R. Kaushal, Environmental Research, 212, 113328 (2022). https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113328

J.A. Adebisi, J.O. Agunsoye, I.I. Ahmed, S.A. Bello, M. Haris, M.M. Ramakokovhu, and S.B. Hassan, Materials Today: Proceedings, 38, 669 (2020). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.03.658

G. Falk, G.P. Shinhe, L.B. Teixeira, E.G. Moraes, and A.P. Navaes de Oliveira, Ceramics International, 45(17), 21618 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.07.157

P.E. Imoisili, K.O. Ukoba, and T. Jen, Boletín de La Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, 59(4), 159 (2020). https://doi.org/10.1016/j.bsecv.2019.09.006

E. Rafiee, S. Shahebrahimi, M. Feyzi, and M. Shaterzadeh, International Nano Letters, 2, 29 (2012). https://doi.org/10.1186/2228-5326-2-29

G. Tchanang, C. Njiomou, C. Fon, D. Laure, M. Moukouri, and P. Blanchart, Applied Clay Science, 207, 106087 (2021). https://doi.org/10.1016/j.clay.2021.106087

V. Vaibhav, U. Vijayalakshmi, and S.M. Roopan, Spectrochimica Acta Part A: Molecular And Biomolecular Spectroscopy, 139, 515 (2015). https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.12.083

B. Kwakye, A. Eric, K. Kyeh, A. Baah, S. Ntiri, I. Nkrumah, and E.V. Kiti, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 146, 1991 (2021). https://doi.org/10.1007/s10973-021-10710-9

S.G. Bawa, A.S. Ahmed, and P.C. Okonkwo, Nigerian Journal of Basic And Applied Science, 24(2), 66 (2016). https://doi.org/10.4314/njbas.v24i2.10

A.B. Eldeeb, V.N. Brichkin, R.V. Kurtenkov, and I.S. Bormotov, Applied Clay Science, 172, 146 (2018). https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.03.008

O. Weichold, B. Tigges, M. Bertmer, and M. Möller, Journal of Colloid and Interface Science, 324(1-2), 105 (2008). https://doi.org/10.1016/j.jcis.2008.04.060

A. Boualem, L. Leonite, S.A.G. Lopera, and S. Hamzaoui, Silicon, 14(10), 5231 (2022). https://doi.org/10.1007/s12633-021-01306-x

N. Meftah, A. Hani, and A. Merdas, Chemistry Africa, 6, 3039 (2023). https://doi.org/10.1007/s42250-023-00688-2

A.B. Prasetyo, I. Agency, M. Handayani, and E. Febrian, Journal of Ceramic Processing Research, 24(1), 103 (2023). https://doi.org/10.36410/jcpr.2023.24.1.103

N. K. Mohd, N. Nur, A. Nik, and A.A. Azmi, American Institute of Physics, 1885(1), 020123 (2017). https://doi.org/10.1063/1.5002317

H. El-Didamony, E. El-Fadaly, A.A. Amer, and I.H. Abazeed, Boletín de La Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, 9(1), 31 (2020). https://doi.org/10.1016/j.bsecv.2019.06.004

Q. Han, P. Zhang, J. Wu, Y. Jing, D. Zhang, and T. Zhang, Nanotechnology Reviews, 11(1), 1478 (2022). https://doi.org/10.1515/ntrev-2022-0092

R.K. Kankala, Y. Han, J. Na, C. Lee, Z. Sun, S. Wang, T. Kimura, et al., Advanced Materials, 32(23), 1907035 (2020). https://doi.org/10.1002/adma.201907035

A.Y. Oral, E. Mensur, M.H. Aslan, and E. Basaran, Materials Chemistry and Physics, 83(1), 140 (2004). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2003.09.015

M.F. Anuar, Y.W. Fen, M.H.M. Zaid, K.A. Matori, and R.E.M. Khaidir, Applied Sciences, 10(6) 2128 (2020). https://doi.org/10.3390/app10062128

Опубліковано
2025-06-09
Цитовано
Як цитувати
Пузер, Д., Амузу, А., Абандо, А., Нкрума, І., Квакі-Авуа, Б., Ампонг, Ф., Нкум, Р., & Боак’є, Ф. (2025). Новий підхід отримання метасилікату натрію з деалюмініснованого каоліну для синтезу наночастинок аморфного діоксиду кремнію. Східно-європейський фізичний журнал, (2), 313-319. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-38
Номер
№ 2 (2025): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2025 Д.Б. Пузер, А.Ч.К. Амузу, А. Абандо, І. Нкрума, Б. Квакі-Авуа, Ф.К. Ампонг, Р.К. Нкум, Ф. Боак'є

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).