Физикохимия поверхности и защита материалов

В статье представлены результаты исследования каталитической активности биметаллических материалов, синтезированных на основе сажи Vulcan XC‑72, модифицированной никелем, кобальтом и молибденом, в реакции электрохимического восстановления кислорода. Исследования синтезированных катализаторов методом адсорбции-десорбции азота в вакууме показали, что они мезопористые, обладающие невысокими пористостью и площадью поверхности. После модифицирования металлами площадь поверхности катализатора и объем пор уменьшается. Спектры комбинационного рассеяния образцов свидетельствуют о вероятном образовании на поверхности катализаторов MoCo/C и NiMo/C интерметаллидов или смешанных оксидов молибдена, что согласуется с литературными данными. Сканирующая электронная микроскопия показала образование на аморфном Vulcan XC‑72 сферических частиц металлов. Все исследованные биметаллические катализаторы обладают схожими кинетическими характеристиками реакции электровосстановления кислорода, тем не менее катализаторы NiMo/C и NiNi/C проявили большую активность. Проверка стабильности работы синтезированных катализаторов показала их высокую коррозионную устойчивость.

Методом газовой хроматографии изучено влияние природы заместителей в молекуле β-циклодекстрина (ЦД) на сорбционные свойства и возможность комплексообразования с макроциклом 26 органических соединений (углеводородов и спиртов) в бинарных сорбентах на основе смектико-нематического супрамолекулярного жидкого кристалла (ЖК) 4-(3-гидроксипропилокси)-4'-формилазобензола (ГПОФАБ) и четырех производных β-ЦД. Установлено, что природа заместителей в молекуле β-ЦД существенным образом влияет на проявление сольватационных взаимодействий между ЖК и макроциклической добавкой и, как следствие, на мезоморфные, сорбционные и селективные свойства исследованных композиционных сорбентов.

Целью работы являлось исследование состава кластерных ионов в образцах, содержащих станнат натрия и хлорид олова(II). Показано, что на состав масс-спектров влияют такие параметры как энергия лазерного излучения и содержание вещества в изучаемой пробе. Проведена оптимизация условий приготовления образцов и регистрации масс-спектров по этим параметрам. Проведена предположительная идентификация пиков в зарегистрированных масс-спектрах. Показано, что многие из наблюдаемых в масс-спектрах пиков ионов могут соответствовать кластерам, содержащим в своем составе олово. В масс-спектрах станната натрия обнаружены ионы общего состава Sn_xO_yNa_zH_m, в которых число атомов олова достигает 8, а максимальное отношение массы иона к заряду (m/z) – 1100. В масс-спектрах хлорида олова(II) присутствуют ионы общего состава Sn_xO_yH_mCl_p и Sn_xCl_y, где число атомов олова достигает 4, а наибольшее значение m/z – 1000.

Получен диэтил-мезопорфиринат меди(II) СuMP, а также люминесцентные материалы на его основе – пленки СuMP в полистироле и микрочастицы оксида алюминия, покрытые слоем СuMP. Проведен анализ изменения спектров фотолюминесценции новых материалов в диапазоне температур 77–298 K. Установлено, что при изменении температуры в спектрах фотолюминесценции СuMP в полистироле изменяется соотношение интенсивности фосфоресценции c триплетных электронных уровней ²T₁ и ⁴T₁ и наблюдается сдвиг спектров по закону Стокса. В спектрах люминесценции СuMP, адсорбированного на поверхности микрочастиц Al₂O₃, при изменении температуры также наблюдается изменение соотношения интенсивности эмиссии с уровней ²T₁ и ⁴T₁, однако вместе с этим наблюдается антистоксов сдвиг фосфоресценции с уровня ²T₁. Проведен анализ кинетики затухания, спектров фосфоресценции СuMP красителя в композиционных материалах, которые обладают свойствами люминесцентных сенсоров температуры.

С помощью вольтамперометрии и хроноамперометрии исследован процесс формирования и свойства полученных на безоксидной поверхности меди изолирующих нанопленок алкантиолов с разной длиной цепи (бутан-, октан-, додекантиол). Электрохимический способ модификации поверхности меди включает удаление оксидного слоя путем его катодного восстановления, адсорбцию тиола при электрохимическом контроле с последующим исследованием свойств получаемой нанопленки методом вольтамперометрии в одном растворе. Показано, что при таком подходе формируется плотная пленка тиола, и ее блокирующие свойства зависят от потенциала адсорбции, времени контакта электрода с тиолсодержащим раствором, концентрации тиола и наличия растворенного кислорода в растворе. Введение этанола в водный раствор щелочи приводит к значительному ускорению процесса самоорганизации додекантиола, но сильно тормозит процесс самоорганизации бутантиола. Предлагаемый в настоящей работе подход позволяет использовать аэрированные низкоконцентрированные тиолсодержащие растворы для получения пленок алкантиолов на поверхности Cu с хорошими блокирующими свойствами.

Разработаны способы предварительного модифицирования поверхности конструкционных металлов составами на основе органосиланов, включающими как растворы индивидуальных органосиланов, так и двухкомпонентные смеси, состоящие из двух органосиланов или органосилана с органическим ингибитором коррозии. В результате такой модификации на поверхности металла формируются самоорганизованные силоксановые полимерно/олигомерные наноразмерные слои. Такие слои способны менять физико-химические свойства поверхности металла, в частности ее электрохимическое поведение. В настоящей работе подробно изучено влияние кремнийорганических поверхностных слоев на электрохимическое поведение углеродистой стали, особенно на анодное локальное растворение металла. Показано ингибирование растворение металла поверхностными слоями. Установлено, что наибольший ингибирующий эффект проявляют двухкомпонентные модифицирующие составы, а именно смеси винилсилана с аминосиланом и винилсилана с бензотриазолом. Рассмотрен механизм ингибирования коррозии поверхностными нанослоями, образующимися при модификации поверхности двухкомпонентными смесями.