Studies on thermal properties of bismuth vanadate catalysts

Physicochemical properties of bismuth vanadate catalysts with varying compositions, e.g., Bi₄V₆O₂₁-6 1/2H₂O·1 ₂ ¹ NH₃; Bi₆V₂O₁₄·3 H₂O; Bi₆V₄O₁₉·6 H₂O have been studied by chemical analysis, differential thermal analysis, thermogravimetry, infrared, X-ray diffraction, surface area and magnetic susceptibility techniques.The endotherms, in all the cases, prior to exo ones are due to stepwise dehydration and those following exochanges are due to decomposition of adsorbed impurities, sintering and melting, etc. The last endopeak, in all the cases, however is due to melting. The exochanges are attributed to stepwise phase transitions. The V-0 stretching in all the compounds is characteristic of polyvanadates. Two types of vanadium-oxygen bonds e.g., V=O and V-O -V are characterized by IR analysis. The fresh first and third vanadates are amorphous whereas the second one is crystalline. The exochanges (presumably due to disorder-order transitions) are suggested to be related to displacement of oxygen anions. The precipitated vanadates are similar with their corresponding solid state reaction products of Bi₂O₃ and V₂O₅ when they are heated at elevated temperature. The fresh as well as treated vanadates are diamagnetic. These systems display maximum surface area at the temperature corresponding to complete dehydration. The composition of the precipitated vanadates is not ultimately defined by Bi/V ratio and the binary compound consequently formed.

---

Zusammenfassung Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Bismuthvanadat-Katalysatoren verschiedener Zusammensetzung, z.B. Bi₄V₆O₂₁·6 ₂ ¹ H₂O·1 ₂ ¹ NH₃; Bi₆V₂O₁₄·3 H₂O; Bi₆V₄O₁₉·6 H₂O wurden durch chemische Analyse, Differentialthermoanalyse, Thermogravimetrie, Infrarot, Röntgendiffraktion, Oberflächenmessung und magnetische Susceptibilitätsmessung untersucht. In jedem Fall werden die den Exo-Änderungen vorangehenden Endo-Änderungen durch stufenweise Dehydratisierung verursacht und diejenigen, welche den Exo-Änderungen folgen, durch Zersetzung adsorbierter Verunreinigungen, Sinterung und Schmelzen. Der letzte Endopeak ist jedoch in jedem Falle dem Schmelzen zuzuschreiben. Die Exo-Änderungen werden stufenweisen Phasenübergängen zugeschrieben. In allen Verbindungen ist die V-O Dehnung für die Polyvanadate charakteristisch. Zwei Typen von Vanadium-Sauerstoff Bindungen, z. B. V=O und V-O-V wurden durch IR-Analyse charakterisiert. Die frisch synthetisierten ersten und dritten Vanadate sind amorph, während das zweite kristallin ist. Die (vermutlich durch Unordnung-Ordnungs Übergänge verursachten) Exo-Änderungen sind wahrscheinlich mit der Bewegung der Sauerstoff-Anionen verbunden. Die gefällten Vanadate sind — wenn sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden — ihren entsprechenden Festphasen-Reaktionsprodukten Bi₂O₃ und V₂O₅ ähnlich. Die ursprünglichen wie die behandelten Vanadate sind diamagnetisch. Diese Systeme weisen die maximale Oberfläche bei der ihrer vollständigen Dehydratisierung entsprechenden Temperature auf. Die Zusammensetzung der gefällten Vanadate wird letzten Endes nicht durch. ihr Bi-V-Verhältnis und die in der Folge entstandene Binärverbindung bestimmt.

---

Résumé Les propriétés physico-chimiques des catalyseurs au vanadate de bismuth, de diverses compositions, par ex. Bi₄V₆O₂₁ · 6 ₂ ¹ H₂O · 1 ₂ ¹ NH₃,Bi₆V₂Oi₁₄ · 3H₂O, Bi₆V₄O₁₉ · 6H₂O, ont été étudiées par analyse chimique, analyse thermique différentielle, thermogravimétrie, spectroscopie infrarouge, diffraction des rayons X, mesures de surfaces spécifiques et de susceptibilité magnétique.Dans tous les cas, les phénomènes endothermiques qui précèdent ceux de nature exothermique sont dus à la déshydratation par étapes; les phénomènes endothermiques qui suivent ceux de nature exothermique sont dus aux impuretés adsorbées, au frittage, à la fusion, etc ... Cependant, le dernier pic endothermique est toujours dû à la fusion. Les changements exothermiques sont attribués à des transitions de phases par étapes. La déformation V-0 dans tous les composés est caractéristique des polyvanadates. Deux types de liaisons vanadium-oxygène, par ex. V=O et V-O-V ont été caractérisés par analyse infrarouge. Le premier et le troisième vanadate, fraîchement préparés, sont amorphes alors que le second est cristallisé. Les. phénomènes exothermiques (probablement dus à des transitions désordre-ordre) sont sans doute en rapport avec le déplacement des anions oxygène. Les vanadates précipités — si on les. chauffe jusqu'à une température élevée — sont similaires aux produits correspondants, obtenus par réaction à l'état solide entre Bi₂O₃ et V₂O₅. Les vanadates fraîchement préparés ainsi que ceux qui ont subi un traitement thermique, sont diamagnétiques. Ces systèmesmontrent une surface spécifique maximalé à la température correspondant à la déshydratation complète. La composition des vanadates précipités n'est pas finalement définie par le rapport Bi/V et le composé binaire formé par la suite.

---

- - , , Bi₄V₆O₂₁ · 6.5 ₂ ·1.5 NH₃; Bi₆V₂O₁₄ · ₂; Bi₆V₄O₁₉· 6H₂O , , , , - , . , , , , , . . . . V- . - : V= V--V. , — . , (-, -) . , Bi₂O₃ V₂O₅ . , . , . Bi/V, a, , .