КҮРІШ ҚАУЫЗЫНАН АЛЫНҒАН КРЕМНЕЗЁМДЫ МАГНИЕТЕРМИЯЛЫҚ ТОТЫҚСЫЗДАНДЫРУ АРҚЫЛЫ ЖОҒАРЫ ТАЗА КРЕМНИЙ АЛУ

Бұл ғылыми-зерттеу жұмысында жоғары тазалықтағы нанокеуекті кремнийді синтездеу мақсатында Қызылорда облысының күріш қауызынан бөлініп алынған аморфты кремний диоксидін магнийтермиялық тотықсыздандыру (МТТ) процесі жан-жақты әрі егжей-тегжейлі зерттелді. Кремний диоксиді алдын ала химиялық өңдеу, яғни сілтілік шаймалау және одан кейінгі қышқылдық тұндыру әдістерімен алынды, бұл меншікті беті кеңінен дамыған жоғары сапалы прекурсорды алуға мүмкіндік берді. Тәжірибелік зерттеулер барысында аргонның инертті атмосферасында 650-700°C температуралық диапазонда процестің негізгі термодинамикалық заңдылықтары мен кинетикасы талданды. Реакцияның күшті экзотермиялық әсерін бақылау және құрылымның балқып, бірігуін болдырмау үшін жылу сіңіргіш агент ретіндегі натрий хлоридінің (NaCl) атқаратын маңызды рөліне ерекше назар аударылды. Магний оксиді (MgO) және қалдық SiO2 сияқты жанама өнімдерді тиімді жою мақсатында HCl–H₂O–EtOH жүйесінде көп сатылы гидрометаллургиялық тазарту жұмыстары жүргізілді. Алынған үлгілердің фазалық құрамы мен морфологиялық ерекшеліктері рентгенфазалық талдау (РФТ) және сканерлеуші электрондық микроскопия (СЭМ) әдістерімен нақты сипатталды. Нәтижелер биогендік прекурсордың бастапқы құрылымынан толық мұраланған бірегей иерархиялық кеуекті морфологиясы бар поликристалды кремнийдің түзілуін толықтай растады. Ұсынылған әдістеме еліміздегі жаңартылатын агроөнеркәсіптік шикізатты пайдалана отырып, отандық жоғары технологиялық наноматериалдар өндірісін дамытудың жоғары тиімділігі мен стратегиялық экологиялық маңыздылығын айқын көрсетеді.

1. Sustainable production of pure silica from rice husk waste in Kazakhstan / S. Azat et al // Journal of Cleaner Production. – 2019. – Vol. 217. – P. 352-359. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.01.142.

2. Silica extraction from rice husk: Comprehensive review and applications / P.U. Nzereogu et al // Hybrid Advances. – 2023. – Vol. 4. – Art. 100111. https://doi.org/10.1016/j.hybadv.2023.100111.

3. Entwistle J. A review of magnesiothermic reduction of silica to porous silicon for lithium-ion battery applications and beyond / J. Entwistle, A. Rennie, S. Patwardhan // Journal of Materials Chemistry A. – 2018. – Vol. 6, № 38. – P. 18344-18356. https://doi.org/10.1039/C8TA06370B.

4. Sustainable biowaste-derived carbon aerogel/MXene composite for mercury removal from water / A. Nursharip et al // Materials Today Sustainability. – 2025. – Vol. 31. – Art. 101132. https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2025.101132.

5. Efficient fabrication of nanoporous Si and Si/Ge enabled by a heat scavenger in magnesiothermic reactions / W. Luo et al // Scientific Reports. – 2013. – Vol. 3. – Art. 2222. https://doi.org/10.1038/srep02222.

6. Thermochemistry and kinetics of silica dissolution in NaOH solutions: Effect of the alkali concentration / M. Fertani-Gmati et al // Thermochimica Acta. – 2014. – Vol. 594. – P. 58-67. https://doi.org/10.1016/j.tca.2014.09.003.

7. Nadiradze A.B. Thermodynamic probability of realization of the process of silicon production from geothermal silica by reduction using magnesium / A.B. Nadiradze // Bulletin of the Georgian National Academy of Sciences. – 2010. – Vol. 4, № 3. http://science.org.ge/old/moambe/3-2/Nadiradze.pdf.

8. Scalable fabrication of silicon nanostructures for anodes of high-performance lithium-ion batteries / J.-K. Yoo et al // Advanced Materials. – 2012. – Vol. 24, № 40. – P. 5452-5456. https://doi.org/10.1002/adma.201201601.

9. Banerjee H.D. Investigations on the production of silicon from rice husks by the magnesium method / H.D. Banerjee, S. Sen, H.N. Acharya // Materials Science and Engineering. – 1982. – Vol. 52, № 2. – P. 173-179. https://doi.org/10.1016/0025-5416(82)90046-X.

10. Bekseitova K. Sintez SiO2 iz risovoi shelukhi i ego primenenie / K. Bekseitova, A.Zh. Baimenov, S. Azat // Gorenie i plazmokhimiya. – 2023. – T. 21, № 2. – S. 110-120. (In Russian).

11. The effect of heat treatments on the Si anode generated by magnesiothermic reduction of silica from rice husks / S.K. Lim et al // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. – 2015. – Vol. 26. – P. 101-105. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.11.023.

12. Entwistle J. A review of magnesiothermic reduction of silica to porous silicon for lithium-ion battery applications and beyond / J. Entwistle, A. Rennie, S. Patwardhan // Journal of Materials Chemistry A. – 2018. – Vol. 6, № 38. – P. 18344-18356. https://doi.org/10.1039/C8TA06370B.

13. Key developments in magnesiothermic reduction of silica: insights into reactivity and future prospects / Y. Maximilian et al // Chem. Sci. 10.1039/D4SC04065Ahttp://dx.doi.org/10.1039/D4SC04065A.