Открытый доступ Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ предоставлен  Доступ закрыт Только для подписчиков

Том 61, № 6 (2025)

Обложка

Весь выпуск

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ

ТЕРМОДИНАМИКА СОРБЦИИ Cu(II) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ МОДИФИЦИРОВАННЫМ ХИТОЗАНОМ

Габрин В.А., Никифорова Т.Е.

Аннотация

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.
Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):583-590
pages 583-590 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОРБЦИИ КАТИОННЫХ ПОЛЛЮТАНТОВ БИОПОЛИМЕРАМИ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ЛЬНЯНОЙ КОСТРЫ

Кокшаров С.А., Алеева С.В., Матрохин А.Ю.

Аннотация

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.
Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):591-605
pages 591-605 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

ЗАВИСИМОСТЬ СЕНСОРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ MnO–Mn2O3–MnO2 ПРИ АДСОРБЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВ ОТ СТРУКТУРЫ И ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОВЕРХНОСТИ В УСЛОВИЯХ МНОГОСТАДИЙНОГО ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ОТЖИГА

Соколов Д.В., Несов С.Н., Стенькин Ю.А., Болотов В.В., Ивлев К.Е.

Аннотация

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%.
Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):606-621
pages 606-621 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

АДСОРБЦИЯ МЕТАНА В АДСОРБЕНТЕ МОКС La-BTC ПРИ ЗАКРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Прибылов А.А., Гринченко А.Е., Мурдмаа К.О.

Аннотация

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.
Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):622–627
pages 622–627 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

АДСОРБЦИЯ МЕТАНА НА МИКРОПОРИСТОМ УГЛЕРОДНОМ АДСОРБЕНТЕ ИЗ КОСТОЧКОВОГО СЫРЬЯ

Фомкин А.А., Прибылов А.А., Дубовик Б.А., Цуканова А.Н., Артамонова С.Д., Стефанов К.В., Школин А.В., Меньщиков И.Е.

Аннотация

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.
Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):628-634
pages 628-634 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

НАНОРАЗМЕРНЫЕ И НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ

СТРУКТУРНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ДИОКСИДА ТИТАНА ПРИ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ В ПЛАНЕТАРНОЙ МЕЛЬНИЦЕ

Кузьмич Ю.В., Герасимова Л.Г., Щукина Е.С., Яковлева Н.А.

Аннотация

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.

Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):635–648
pages 635–648 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

МНОГОСТЕННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ КАК ДОБАВКА В ЛИТИЙ-ЖЕЛЕЗО-ФОСФАТНЫЙ АКТИВНЫЙ СЛОЙ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ЛИТИЙ-ИОННОГО АККУМУЛЯТОРА

Фокин Д.В., Крюков А.Ю., Панченко Н.В., Павлищева Т.А., Придворова С.М., Денисенко А.В., Морозов А.Н., Селина О.Е., Кузов А.В., Десятов А.В., Емец В.В., Корчагин О.В., Андреев В.Н.

Аннотация

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.

Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):649–660
pages 649–660 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

ХАРАКТЕРИСТИКА ПОКРЫТИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕКЛА НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, АРМИРОВАННОГО Al2O3

Бурков А.А., Кулик М.А.

Аннотация

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.
Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):661-672
pages 661-672 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

НОВЫЕ ВЕЩЕСТВА, МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ

ЭЛЕКТРОФИЛЬНОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ В АЛКЕНАХ НА ПРИМЕРЕ БРОМИРОВАНИЯ ВИНИЛПОРФИРИНОВ

Тюрин В.С., Шкирдова А.О., Замилацков И.А.

Аннотация

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).
Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):673–682
pages 673–682 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НОВОГО КОМПЛЕКСА РОДИЯ(III) С КРАУН-ПОРФИРИНОМ

Чернядьев А.Ю., Цивадзе А.Ю.

Аннотация

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.
Физикохимия поверхности и защита материалов. 2025;61(6):683–688
pages 683–688 views
PDF
(Rus)
JATS XML
(JATS XML)

КАТАЛИЗАТОР НА ОСНОВЕ МАКРОГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ Mn И МОДИФИЦИРОВАННЫХ УНТ ДЛЯ ЩЕЛОЧНОГО ВОДОРОДНО-ВОЗДУШНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА

Кузов А.В., Емец В.В., Радина М.В., Корчагин О.В., Андреев В.Н.

Аннотация

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.
Физикохимия поверхности и защита материалов. 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).