Vol 59, No 5 (2023)

В работе исследованы физико-химические и адсорбционные характеристики микро-мезопористого углеродного адсорбента, полученного из отходов древесины термохимическим методом, по отношению к процессам аккумулирования паров сжиженного природного газа в системах длительного хранения. Рентгеноструктурный анализ адсорбента показал, что в результате синтеза адсорбента его структура представляла собой аморфную фазу углерода, без признаков наличия графит-подобных фаз, характерных для углей, получаемых из других видов сырья. В свою очередь развитая пористая структура адсорбента представлена как микро-, так и мезопорами, с широким распределением по размерам – суммарный объем пор составил около 1.7 см³/г. Расчет сорбционных характеристик адсорбента при температурах 111.7–160 К и давлениях до 0.6 МПа выполнен на основе свойства линейности экспериментальных изостер при Т от 303 до 333 К, вклада от адсорбции на поверхности мезопор в монослое и эффекта капиллярной конденсации (ЭКК). На основе сорбционных данных показано, что наличие мезопор оказывает превалирующее влияние на эффективность адсорбционного аккумулирования, благодаря вкладу ЭКК, обеспечивая активную емкость криогенных сорбционных аккумуляторов на уровне 450 м³(НТД)/м³.

Технологии мембранного газоразделения могут быть интегрированы в существующие производственные процессы низкотемпературного извлечения гелия из природного газа на стадиях выделения сырца гелия из смеси N₂/He и его глубокой очистки. Эффективность таких процессов во многом определяют свойства материалов, из которых сделана мембрана. Металл-органические координационные полимеры благодаря своим уникальным свойствам являются перспективными материалами для использования в газоразделении. В данной работе с помощью методов Монте-Карло и равновесной молекулярной динамики исследована температурная зависимость мембранной селективности и коэффициентов проницаемости по азоту для разделения эквимолярной смеси N₂ и He через мембрану на основе HKUST-1 при перепадах давления в 0.1, 0.3 и 1 МПа. Показано, что подбор оптимальных температурных условий позволяет получить существенное увеличение мембранной селективности и коэффициентов проницаемости по азоту по сравнению с соответствующими параметрами при комнатной температуре.

В работе исследована возможность применения волокнистого высокоосновного материала ФИБАН А-1 (“Институт физико-органической химии Национальной академии наук Белоруссии”, Беларусь) как сорбента триптофана из водных растворов. Проведен анализ емкостных характеристик анионообменников в форме гранул и волокон с четвертичными аммониевыми основаниями в качестве функциональных групп относительно выбранной аминокислоты. Определено влияние рН среды на поглощение аминоиндолилпропионовой кислоты волокном А-1. Методом ИК-спектроскопии подтвержден факт закрепления аминокислоты из растворов с рН ~ 5.0–5.5 за счет перезарядки цвиттер-иона ОН-группами сорбента. Установлены особенности равновесия и кинетики сорбции триптофана в растворах со значением рН, близким к изоэлектрической точке. На основе анализа изотерм сорбции аминокислоты при разных температурах установлен мономолекулярный механизм процесса поглощения сорбтива, а также его эндотермический характер. Кинетические характеристики сорбции триптофана свидетельствуют о существенном вкладе стадии внешней диффузии в скорость исследуемого процесса.

В работе исследованы массивные катализаторы процессов гидрирования карбонильной группы сходного состава, содержащие медь, цинк, алюминий и кислород, но полученные различными методами: прокаливанием смеси солей с последующим восстановлением в токе водорода и выщелачиванием сплавов металлов. Изучено влияние химического состава и условий синтеза таких медьсодержащих катализаторов на их морфологию поверхности и текстурные свойства. Получены величины адсорбции водорода на исследованных катализаторах методом синхронного термического анализа и масс-спектрометрии. Показано наличие отдельных форм адсорбированного водорода с различной энергией связи “металл–водород”. Дано объяснение различию в адсорбционных свойствах по отношению к водороду.

Синтез слоистого двойного гидроксида цинка и алюминия, модифицированного гексацианоферрат(II)-ионами, впервые осуществлен методом обратного осаждения. Полученные образцы изучены методами рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии, низкотемпературной адсорбции азота, исследованы их сорбционные характеристики по отношению к урану U(VI). Сорбционная емкость для модифицированного материала в статических условиях, определяемая по уравнению Ленгмюра, составила \(q_{{\max }}^{{~l}}\) = 156.70 ± 12.38 мг/г (при отношении фаз V/m = 1000 мл/г, в монокомпонентном растворе нитрата уранила UO₂(NO₃)₂ при температуре T = 25°C и времени сорбции t = 24 ч). Модифицированный гексацианоферрат(II)-ионами слоистый двойной гидроксид цинка и алюминия является перспективным сорбентом для очистки жидких сред от урана U(VI) ввиду его высокой емкости и площади удельной поверхности, возможности эффективного применения в широком диапазоне pH [4; 10] и низкой стоимости.

В работе представлены результаты исследования физико-химических свойств наночастиц (НЧ) золота, полученных в обратно мицеллярных растворах (ОМР) при использовании различных методов восстановления ионов, включая процессы самоорганизации (“self-assembly”, SA). Методом UV-VIS спектрофотометрии были зарегистрированы спектры электронного плазмонного резонанса НЧ Au в видимой (λ_max ~ 530 нм) и в УФ-области спектра (λ_max ~ 200–220 нм). В настоящей работе проведено изучение кинетики первичных стадий формирования НЧ Au в ОМР при использовании разных методов синтеза, включая SA. На основе полученных результатов дано объяснение влияния кислорода (аэробных условий) на первичные стадии формирования НЧ Au при использовании химического (Chem) синтеза – в присутствии флавоноида кверцетина, радиационно-химического (RadChem) на основе взаимодействия с промежуточными частицами радиолиза воды. Формирование НЧ Au, имеющие полосы оптического поглощения в УФ-области и видимой области спектра, подтверждены результатами электронной микроскопии.

Покрытия Mo–(Y, Zr)–Si–B были получены методами магнетронного напыления постоянного тока (DCMS, direct current magnetron sputtering) и высокомощного импульсного магнетронного напыления (HIPIMS, high power impulse magnetron sputtering) с использованием композиционных мишеней MoSi₂ + 10% MoB и (MoSi₂ + 10% MoB) + 20% ZrB₂, с расположенными в их зоне эрозии сегментами Y суммарной площадью 5 и 10 см². Структура и состав покрытий исследовались методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, оптической эмиссионной спектроскопии тлеющего разряда и рентгенофазового анализа. Были определены твердость, модуль упругости, упругое восстановление, адгезионная прочность, стойкость покрытий к ударным циклическим и абразивным воздействиям. Жаростойкость и термическая стабильность оценивалась при нагреве покрытий до максимальной температуры 1000°C в муфельной печи и в колонне просвечивающего электронного микроскопа, соответственно. Установлено, что основу покрытия Mo–Si–B составляет фаза h-MoSi₂ с текстурой в направлении [110] и размером кристаллитов 75 нм. Легирование покрытий Zr и Y, а также переход от DCMS к режиму HIPIMS, способствовали подавлению преимущественного роста кристаллитов, повышению их дисперсности и объемной доли аморфной фазы, что приводило к повышению трещиностойкости и адгезионной прочности покрытий. Применение метода HIPIMS при осаждении покрытий вызвало рост твердости и модуля упругости на 10%, стойкости к циклическим ударным воздейстивмя на 60%, абразивной стойкости на 20%, увеличению жаростойкости до 20%. Покрытия Mo–Y–Zr–Si–B оптимального состава обладали высокой термической стабильностью, – основная структурная составляющая, гексагональная фаза h-MoSi₂, сохранялась в температурном диапазоне 20–1000°C, а также обеспечивали повышение жаростойкости Mo подложки более, чем в 9 раз при 1000°С.

Проведен анализ морфологии наноструктуры ионного карбоксилсодержащего фталоцианина и тетранатриевой соли Cu(II)-фталоцианин-тетрасульфониевой кислоты в структуре латексных полимеров с привлечением оптических и квазиоптических методов: оптической микроскопии, атомно-силовой микроскопии (АСМ), флюоресцентной и Раман-спектрокопии. Проанализировано многообразие форм и размеров наноструктур фталоцианинов, локализованных в межчастичном пространстве латексных полимеров, что обуславливает различие в их фотохимических свойствах.