Open Access Open Access  Restricted Access Access granted  Restricted Access Subscription Access

Vol 61, No 6 (2025)

Cover Page

Full Issue

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ

TERMODINAMIKA SORBTsII Cu(II) IZ VODNYKh RASTVOROV MODIFITsIROVANNYM KhITOZANOM

Gabrin V.A., Nikiforova T.E.

Abstract

Изучено влияние температурных параметров гетерофазной системы “водный раствор сульфата меди – гидрогелевый сорбент на основе хитозана и диоксида кремния”. Рассчитаны важнейшие сорбционные характеристики процесса извлечения ионов Cu(II) из водных растворов CuSO4 в линейных координатах Ленгмюра, Фрейндлиха, теории объемного заполнения микропор (ТОЗМ при n = 2) и Темкина. Получены величины изменения термодинамических потенциалов в ходе сорбционного извлечения катионов Cu(II) из водных растворов в интервале температур 298–333 К. В общем случае процесс является термодинамически самопроизвольным и экзотермическим, характеристические кривые сорбента указывают на соблюдение условий температурной инвариантности. Получено распределение изостерических теплот сорбции с ростом степени заполнения поверхности.
Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):583-590
pages 583-590 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

ZAKONOMERNOSTI SORBTsII KATIONNYKh POLLYuTANTOV BIOPOLIMERAMI MODIFITsIROVANNOY L'NYaNOY KOSTRY

Koksharov S.A., Aleeva S.V., Matrokhin A.Y.

Abstract

Цель исследования состояла в сопоставлении эффективности модификации льняной костры щелочными растворами бисульфита и гидроксиметилсульфината натрия применительно к решению актуальных задач сорбционной очистки сточных вод от ионов двухвалентных металлов и органических соединений катионного типа. С применением методов селективной экстракции и фотометрии поллуглеводов, сканирующей электронной микроскопии и низкотемпературной адсорбции азота оценено изменение полимерного состава костры, состояния клеточных стенок ксилемы и распределения площади удельной поверхности по размерам пор. Показаны элементы развития поровой системы субстрата с достижением уровня удельной поверхности более 170 м2/г. Методом Фурье-ИК-спектроскопии с декомпозицией перекрывающихся сигналов прослежена функционализация макромолекул лигнина, подтверждено комплексное протекание под действием гидроксиметилсульфината натрия реакций восстановления, гидролиза, сульфирования и деметилирования, которые обеспечивают содержание признаваемых сульфогрупп в 4–5 раз больше, чем обработка раствором бисульфита натрия, при увеличении в 6.6–8.6 раза прироста поглощения фенольных гидроксилов. Сорбционные свойства образцов нативной и модифицированной костры исследованы в стационарном режиме в отношении ионов Cu2+, красителя метиленовый голубой и катионного детергента цетилпиридиния хлорид. Наиболее адекватное описание кинетики сорбции обеспечивает кинетическая модель псевдовторого порядка. Дифференцированы и сопоставлены показатели хемосорбции на пектине нативного сырья и на трансформированном лигнине в модифицированных образцах, которые подтверждают весомые преимущества смены сорбционно-активного биополимера при обработке костры раствором гидроксиметилсульфината натрия.
Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):591-605
pages 591-605 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

ZAVISIMOST' SENSORNYKh KhARAKTERISTIK SISTEM MnO–Mn2O3–MnO2 PRI ADSORBTsII RAZLIChNYKh GAZOV OT STRUKTURY I KhIMIChESKOGO SOSTAVA POVERKhNOSTI V USLOVIYaKh MNOGOSTADIYNOGO IZOTERMIChESKOGO OTZhIGA

Sokolov D.V., Nesov S.N., Sten'kin Y.A., Bolotov V.V., Ivlev K.E.

Abstract

Путем ступенчатого изотермического отжига при 850°C с шагом в 20 мин были приготовлены нестехиометрические слои оксида марганца (MnO2-x) с различным соотношением MnO2, Mn2O3 и MnO. Показано постепенное изменение морфологии поверхности и кристаллической структуры от биксбиита к гаусманиту при увеличении времени отжига от 5 до 65 мин. Слои полученных оксидов марганца продемонстрировали p-тип проводимости благодаря наличию гидроксильных групп на поверхности, что было подтверждено РФЭС-исследованиями. При всех временах отжига обнаружена селективность к адсорбции H2S при 200°C среди воздействия других газов: диоксида азота, аммиака и паров фенола, ацетонитрила и формальдегида. Установлено преобладание оксидов MnO2 и Mn2O3 на поверхности образцов при 2-м и 3 – 4-м циклах отжига, соответственно. Между этими переходами газовый отклик на сероводород увеличился в ~2 раза. Максимальный отклик на 800 ппм H2S был обнаружен после 3-й стадии изотермической обработки MnO2-x и составил в среднем 94%.
Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):606-621
pages 606-621 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

ADSORBTsIYa METANA V ADSORBENTE MOKS La-BTC PRI ZAKRITIChESKIKh TEMPERATURAKh

Pribylov A.A., Grinchenko A.E., Murdmaa K.O.

Abstract

Изучена адсорбция метана в металл-органической каркасной структуре (МОКС) La-BTC в интервале давлений 0.1÷40 МПа при температурах 303, 313, 323, 333 К. Измерены изотермы избыточной адсорбции, определены адсорбционные объемы, рассчитаны изотермы адсорбции полного содержания, дифференциальные изостерические и начальные теплоты адсорбции. Анализ полученных результатов обнаружил незавершенность процесса адсорбции газа в МОКС La-BTC в исследованном диапазоне давлений, на что указывает невыполнимость условия равенства плотностей адсорбата и адсорбтива, которое наблюдалось в изученных ранее адсорбционных системах на основе других МОКС (ZrBDC и Al-BTC) и углеродных адсорбентов. Предполагается, что особенности процесса адсорбции метана в La-BTC обусловлены пористой структурой этого адсорбента.
Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):622–627
pages 622–627 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

ADSORBTsIYa METANA NA MIKROPORISTOM UGLERODNOM ADSORBENTE IZ KOSTOChKOVOGO SYR'Ya

Fomkin A.A., Pribylov A.A., Dubovik B.A., Tsukanova A.N., Artamonova S.D., Stefanov K.V., Shkolin A.V., Men'shchikov I.E.

Abstract

Синтезирован высокоактивный микропористый углеродный адсорбент KAVCOPB-BA из скорлупы косточек орехов, с объемом микропор 0.68 см3/г и удельной поверхностью SБЭТ = 1640 м2/г для систем адсорбционного хранения природного газа метана. Измерена адсорбция метана при давлениях до 40 МПа и температурах 303, 313, 323, 333 К. Максимальная величина адсорбции метана достигает ~13.5 ммоль/г (21.5 мас. %) при температуре 303 К. Средняя дифференциальная мольная изостерическая теплота адсорбции метана при 303 К составляет ~16 кДж/моль.
Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):628-634
pages 628-634 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

НАНОРАЗМЕРНЫЕ И НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ

STRUKTURNAYa TRANSFORMATsIYa DIOKSIDA TITANA PRI VYSOKOENERGETIChESKOM IZMEL'ChENII V PLANETARNOY MEL'NITsE

Kuz'mich Y.V., Gerasimova L.G., Shchukina E.S., Yakovleva N.A.

Abstract

Исследования трансформации частиц диоксида титана TiO2 анатазной модификации при его высокоэнергетическом измельчении в титановой шаровой мельнице показали, что процесс сопровождается изменением фазового состава, морфологии частиц и их текстурных характеристик. Отмечается преобразование исходной фазы анатаза (пространственная группа I41/amd) с образованием ряда полиморфов, а именно фазы высокого давления TiO2–II (колумбит, пространственная группа Pbcn), фазы рутила (пространственная группа P42/mnm), фазы брукита (пространственная группа – Pcab) и также – α-титана (пространственная группа – P63/mmc). Установлено, что уменьшение размера кристаллитов до ~10 нм приводит к постепенному повышению площади поверхности с 8 м2/г (исходный анатаз) до максимального значения – 22.5 м2/г (после 600 мин измельчения). При дальнейшем увеличении продолжительности измельчения наблюдается снижение показателя до 16 м2/г (1800 мин) за счет деградации поровой системы. Регулируя условия измельчения, можно получать продукты заданного фазового состава и, соответственно, с заданными свойствами. Высокоэнергетическое измельчение диоксида титана анатазной модификации в титановой мелющей среде дает возможность получения простым методом уникального материала с минимальным загрязнением, обусловленного “натиром”, поскольку процесс протекает в окислительной среде. Получаемые при этом продукты расширяют области использования полиморфов диоксида титана.

Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):635–648
pages 635–648 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

MNOGOSTENNYE UGLERODNYE NANOTRUBKI KAK DOBAVKA V LITIY-ZhELEZO-FOSFATNYY AKTIVNYY SLOY POLOZhITEL'NOGO ELEKTRODA LITIY-IONNOGO AKKUMULYaTORA

Fokin D.V., Kryukov A.Y., Panchenko N.V., Pavlishcheva T.A., Pridvorova S.M., Denisenko A.V., Morozov A.N., Selina O.E., Kuzov A.V., Desyatov A.V., Emets V.V., Korchagin O.V., Andreev V.N.

Abstract

Для улучшения электрохимических характеристик литий-железо-фосфатного (LiFePO4 , LFP) активного слоя (АС) положительного электрода литий-ионного аккумулятора (ЛИА) исследована добавка многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), синтезированных методом химического осаждения из газовой фазы (Chemical vapor deposition, CVD) на катализаторе, содержащем различное количество активных компонентов Co + Mo (1, 5 и 10%: МУНТ-1, МУНТ-5, МУНТ-10). Полученные МУНТ обладают большой удельной поверхностью (SБЭТ: 200–700 м2/г). Установлено, что по мере увеличения суммарной концентрации CoMo величина SБЭТ МУНТ уменьшается, что связано с изменением морфологии МУНТ, заключающееся в увеличении количества стенок МУНТ (по методу ПЭМ изменение N от 2 до 12). В настоящей работе оптимизированы условия предподготовки суспензии МУНТ, что позволило снизить их агломерацию без видимого разрушения микроструктуры в составе слоя и улучшить распределение МУНТ в активном слое. Оптимальная подготовка суспензии включает использование ультразвуковой предварительной обработки длительностью 60 мин и введение связующего компонента (поливинилцидендифторида, PVDF) концентрацией от 2 до 4%. Улучшение характеристик подтверждается методами ПЭМ и СЭМ, а также методом ЦВА, показывающим близкие величины площади электрохимически доступной поверхности (SЭДП) для всех исследованных МУНТ. В то же время при сравнении гальваностатических зарядно/разрядных кривых установлено, что наилучшие электрохимические характеристики обеспечиваются в слое LFP-MУНТ-1.

Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):649–660
pages 649–660 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

KhARAKTERISTIKA POKRYTIY IZ METALLIChESKOGO STEKLA NA OSNOVE ZhELEZA, ARMIROVANNOGO Al2O3

Burkov A.A., Kulik M.A.

Abstract

Методом электроискровой обработки с использованием нелокализованного электрода были приготовлены композиционные FeCrWMoSiCB/Al2O3 покрытия из металлических стекол на основе железа с оксидом алюминия для стали 35. Толщина покрытий находилась в диапазоне от 36.6 до 48.8 мкм. На рентгеновских диаграммах покрытий наблюдается широкое гало, указывающее на преобладание аморфной фазы. Данные элементного картирования указывают на дисперсное распределение частиц Al2O3 в покрытии. Поверхность покрытий обладала высокой гидрофобностью с углами смачивания дистиллированной водой 108°–127°. Показано повышение потенциала коррозии и снижение плотности коррозионного тока при введении оксида алюминия в аморфную матрицу. Данные импедансной спектроскопии показывают повышение плотности и стабильности барьерной пленки, формируемой в электролите, при введении Al2O3 в металлическое стекло. Жаростойкость при 700°C для композиционных покрытий с оксидом алюминия была ниже, чем для образцов с покрытиями из металлического стекла. Трибологические испытания показали двукратное повышение износостойкости покрытий при дисперсном упрочнении аморфной матрицы оксидом алюминия.
Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):661-672
pages 661-672 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

НОВЫЕ ВЕЩЕСТВА, МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ

ELEKTROFIL'NOE ZAMEShchENIE V ALKENAKh NA PRIMERE BROMIROVANIYa VINILPORFIRINOV

Tyurin V.S., Shkirdova A.O., Zamilatskov I.A.

Abstract

Бромирование двойной связи углерод–углерод представляет собой классическую реакцию, механизм которой давно тщательно изучен. Однако было обнаружено, что поведение некоторых порфириновых субстратов не укладывается в общепринятые представления, поскольку приводит к продуктам замещения атома водорода на атом брома, а не к продукту присоединения брома к двойной связи. С помощью методов низкотемпературной ЯМР-спектроскопии и квантово-химических расчетов был установлен механизм реакции бромирования винилпорфиринов. Показано, что влияние порфиринового заместителя на двойную связь приводит к переключению механизма с присущего алкенам электрофильного присоединения AdE на электрофильное замещение SE, свойственное ароматическим соединениям, но не алкенам. Этот факт существенно меняет устоявшиеся классические представления о том, что алкены не могут вступать в реакции электрофильного замещения. Полученные результаты механистических исследований имеют не только фундаментальную научную ценность, но и практическое применение: с помощью изученной реакции бромирования можно с высокой эффективностью осуществлять CH-функционализацию винильных субстратов в одну стадию. В результате такой функционализации получаются соответствующие бромвинильные (2-бромэтенильные) производные, являющиеся ценными электрофильными синтонами – строительными блоками для каталитических реакций образования связей углерод–углерод (кросс-сочетания) и углерод–гетероатом (замещения).
Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):673–682
pages 673–682 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

SINTEZ, STROENIE I OPTIChESKIE SVOYSTVA NOVOGO KOMPLEKSA RODIYa(III) S KRAUN-PORFIRINOM

Chernyad'ev A.Y., Tsivadze A.Y.

Abstract

При взаимодействии краун-замещенного порфирина с тригидратом хлорида родия (III) в бензонитриле получен с высоким выходом соответствующий комплекс родия(III) с краун-порфирином. Строение полученного комплекса родия(III) установлено по данным масс-спектрометрии, химического анализа, методов оптической спектроскопии поглощения и эмиссии. Проведен анализ люминесценцитных свойств данного соединения в растворе диметилсульфоксид—вода и в пленке полистирола. Установлено, что комплекс не склонен к самоассоциации молекул в растворе диметилсульфоксид—вода и может представлять интерес как фотосенсибилизатор генерации синглетного молекулярного кислорода.
Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):683–688
pages 683–688 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

KATALIZATOR NA OSNOVE MAKROGETEROTsIKLIChESKOGO SOEDINENIYa Mn I MODIFITsIROVANNYKh UNT DLYa ShchELOChNOGO VODORODNO-VOZDUShNOGO TOPLIVNOGO ELEMENTA

Kuzov A.V., Emets V.V., Radina M.V., Korchagin O.V., Andreev V.N.

Abstract

Синтезирована и исследована новая каталитическая система на основе фталоцианина марганца и допированных азотом углеродных нанотрубок (УНТN) в качестве бесплатинового электрокатализатора в реакции восстановления кислорода (РВК) в щелочной среде. Синтезированный электрокатализатор MnPc/УНТN показал высокую активность в РВК как в модельных условиях с использованием вращающегося дискового электрода, так и в составе щелочного топливного элемента (ЩТЭ) с мембранно-электродным блоком (МЭБ) с анионообменной мембраной. Полученные результаты сопоставлены с характеристиками коммерческого моноплатинового катализатора в тех же условиях. Величины максимальной плотности мощности составили 30 и 51 мВт/см2 для МЭБ с 60Рt/С и MnPc/УНТN соответственно. Показано, что система MnPc/УНТN в условиях работы МЭБ ЩТЭ характеризуется более высокой толерантностью к отравляющим агентам (в том числе иономера), чем платиновый катализатор, что является важным преимуществом МЭБ на основе MnPc/УНТ.
Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2025;61(6):689-695
pages 689-695 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).