Sol-gel synthesis and research of inorganic compounds, hybrid functional materials and disperse systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The results are summarised of the Seventh International Conference of CIS countries “Sol-gel synthesis and research of inorganic compounds, hybrid functional materials and disperse systems “Sol-gel 2023”, the key reports are discussed within the scientific sections: Theoretical aspects of sol-gel process; Films, coatings and membranes obtained using sol-gel technology; Hybrid organic-inorganic sol-gel materials; Xerogels, glasses and bulk ceramic materials synthesized by sol-gel method; Nano- and microstructured materials, nanotechnology; Methods of research of structure and properties of materials obtained using sol-gel synthesis.

Full Text

Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функциональных материалов и дисперсных систем1

 

Золь-гель процессы благодаря своим уникальным особенностям, в частности возможности получения широкого круга функциональных и конструкционных материалов, находят широкое применение в различных областях промышленности [1–6] (рис. 1). Чрезвычайно распространено применение данного метода для получения высоко- и нанодисперсных оксидов металлов [1, 7–11], используемых в оптике, электронике, энергетике, в составе композиционных материалов прикладного назначения. Золь-гель синтез позволяет получать высокоэффективные катализаторы и носители катализаторов с развитой поверхностью [12, 13], темплаты для направленного форматирования заданной микроструктуры твердофазных продуктов [14], сорбенты для выделения из растворов ценных компонентов, в том числе материалы для иммобилизации отходов атомной промышленности [15–17]. В последние годы большое распространение получил такой вид пористых материалов, как аэрогели [18–22], которые за счет гигантской удельной поверхности находят применение для решения экологических проблем, например, для ликвидации разливов нефтепродуктов. Особенности золь-гель метода позволяют существенно снизить температуры синтеза неорганических веществ и консолидации керамических материалов и стекол, в том числе медицинского назначения [23–31]. Еще одним традиционным направлением применения золь-гель процессов является формирование равномерных и сплошных покрытий на основе оксидов металлов [32–34], а также композиционных и гибридных органо-неорганических составов [34–38].

 

Рис. 1. Секции классификатора Chemical Abstracts, к которым отнесены недавние обзорные работы по золь-гель процессам (с 2015 г.), по данным CAS SciFindern, январь 2024 г.

 

Высокая востребованность золь-гель синтеза связана не только с тем, что в результате него образуются нанодисперсные продукты, но и с возможностью контроля скорости химических превращений практически на всех стадиях синтеза, а также управления микроструктурой образующихся частиц и пористостью керамических материалов [39].

Динамичное развитие золь-гель технологий в России и мире приводит к необходимости организации научных мероприятий, позволяющих ученым, технологам и потребителям высокотехнологичной продукции поделиться последними идеями и достижениями, активизировать взаимодействие между исследователями и производителями. С этой целью в период с 28 августа по 1 сентября 2023 г. на базе Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук при поддержке Научного совета РАН по неорганической химии, Научного совета РАН по химической технологии, Научного совета РАН по керамическим и стеклообразным материалам, Российского керамического общества состоялась Седьмая международная конференция стран СНГ “Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функциональных материалов и дисперсных систем “Золь-гель 2023”.

В работе конференции приняли участие более 120 ученых из России, Узбекистана, Казахстана, Белоруссии, Азербайджана, Китая (рис. 2), среди которых академики и члены-корреспонденты РАН, сотрудники научных, образовательных и производственных организаций, включая большое количество молодых ученых. В ходе работы конференции были заслушаны и обсуждены 11 пленарных докладов ведущих ученых в данной области, а также 38 устных и 40 постерных докладов.

 

Рис. 2. Участники Седьмой международной конференции стран СНГ “Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функциональных материалов и дисперсных систем “Золь-гель 2023”.

 

В частности, д. х. н., проф. О.А. Шилова (НИЦ КИ – ИХС РАН, Санкт-Петербург) ознакомила участников с возможностями золь-гель методов для агротехнологий.

Сообщение д. х. н., проф. О.Н. Рузимурадова (ТТПУ, Ташкент) было посвящено синтезу и исследованию адсорбционных свойств по отношению к ионам лития и стабильности модифицированных литий-марганцевых шпинелей.

Возможности золь-гель технологии для создания ультравысокотемпературной керамики для освоения космического пространства были освещены в докладе д. х. н. Е.П. Симоненко (ИОНХ РАН, Москва).

В объемном и содержательном докладе чл.-корр. РАН Ю.А. Щипунова (ИХ ДВО РАН, Владивосток) раскрыты особенности золь-гель синтеза с применением полифенолов в качестве темплата и функционального компонента.

О перспективах использования аэрозолей водных растворов солей металлов как прекурсоров в процессе получения открытых микрокапсул со стенками из нанокристаллов оксигидроксидов металлов рассказал в своем сообщении д. х. н., проф. В.П. Толстой (СПбГУ, Санкт-Петербург).

Фундаментальные аспекты золь-гель процесса в пероксидных системах были подробно рассмотрены в докладе д.х.н. П.В. Приходченко (ИОНХ РАН, Москва).

Особенностям совмещения жидкофазных методов синтеза неорганических наноматериалов с печатными технологиями при формировании функциональных пленок было посвящено сообщение к. х. н. Н.П. Симоненко (ИОНХ РАН, Москва).

С фундаментальными основами применения метода малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов для диагностики структуры и магнитных свойств золь-гель наноматериалов ознакомил участников конференции Г.П. Копица (ПИЯФ – НИЦ “Курчатовский институт”, Гатчина).

К онлайн-секции также был отмечен значительный интерес участников благодаря высокой квалификации докладчиков. Так, д. х. н., проф. В.М. Михальчук (ДонНУ, Донецк) сообщил о процессах получения упрощенным золь-гель методом эпоксидно-неорганических нанокомпозитов. Доклад д. х. н. Т.Г. Хониной (ИОС УрО РАН, Екатеринбург) был посвящен изучению потенциальной активности моноглицеролата железа(III) при биомедицинском применении. Синтез катализаторов на основе кремнезема SBA-15, допированного оксидами металлов, в присутствии фторида аммония был рассмотрен в сообщении д. х. н., проф. С.Д. Кирика (СФУ, Красноярск).

В рамках конференции успешно проведена Школа молодых ученых, заслушаны лекции ведущих специалистов, работы которых в области золь-гель технологии, коллоидной и неорганической химии, нанотехнологий хорошо известны в научном мире. В частности, д. х. н., проф. Н.А. Шабановой (РХТУ, Москва) прочитана фундаментальная лекция по генезису лиофильности и агрегативной устойчивости коллоидного кремнезема. Ионогелям на основе ионных жидкостей и глин была посвящена глубокая и ориентированная на практическое применение лекция д. х. н., проф. А.В. Агафонова (ИХР РАН, Иваново). Лекция д. х. н., доц. О.В. Альмяшевой (СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, Санкт-Петербург) раскрыла основы формирования нанокристаллических фаз на основе тугоплавких оксидов методами низкотемператруного синтеза. В рамках Школы был также проведен конкурс докладов молодых ученых, дипломами награждены 8 устных и 11 стендовых докладов. Проведен ряд экскурсий по Центру коллективного пользования ИОНХ РАН (ЦКП ИОНХ РАН) с целью расширения доступа к высокотехнологическому научному оборудованию молодых ученых из различных организаций.

Благодарность

Оргкомитет конференции благодарит Министерство науки и высшего образования РФ, Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН, Научный совет РАН по неорганической химии, Научный совет РАН по химической технологии, Научный совет РАН по керамическим и стеклообразным материалам, Российское керамическое общество, ООО “МЕСОЛ” за поддержку и всестороннюю помощь в организации и проведении мероприятия.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

 

1 Материалы номера подготовлены по итогам Седьмой международной конференции стран СНГ “Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функциональных материалов и дисперсных систем “Золь-гель 2023”, https://sol-gel.ru/

×

About the authors

E. P. Simonenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ep_simonenko@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

V. K. Ivanov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: ep_simonenko@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

References

  1. Parashar M., Shukla V.K., Singh R. // J. Mater. Sci. – Mater. Electron. 2020. V. 31. № 5. P. 3729. https://doi.org/10.1007/s10854-020-02994-8
  2. Gorobtsov F.Y., Grigoryeva M.K., Simonenko T.L. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 11. P. 1706. https://doi.org/10.1134/S0036023622601131
  3. Lermontov S.A., Baranchikov A.E., Sipyagina N.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 2. P. 255. https://doi.org/10.1134/S0036023620020084
  4. Shilova O.A., Panova G.G., Mjakin V.S. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 5. P. 765. https://doi.org/10.1134/S0036023621050181
  5. Rashid A. Bin, Shishir S.I., Mahfuz M.A. et al. // Part. Syst. Charact. 2023. V. 40. № 6. https://doi.org/10.1002/ppsc.202200186
  6. Danks A.E., Hall S.R., Schnepp Z. // Mater. Horizons. 2016. V. 3. № 2. P. 91. https://doi.org/10.1039/C5MH00260E
  7. Pant B., Park M., Park S.-J. // Coatings. 2019. V. 9. № 10. P. 613. https://doi.org/10.3390/coatings9100613
  8. Mjakin S.V., Nikolaev A.M., Khamova T.V. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 4. P. 626. https://doi.org/10.1134/S0036023620040129
  9. Simonenko T.L., Simonenko N.P., Gorobtsov P.Y. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 14. P. 2045. https://doi.org/10.1134/S0036023621140138
  10. Mokrushin A.S., Gorban Y.M., Simonenko N.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 4. P. 594. https://doi.org/10.1134/S0036023621040173
  11. Agafonov A.V., Grishina E.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 13. P. 1641. https://doi.org/10.1134/S0036023619130023
  12. Rex A., dos Santos J.H.Z. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2023. V. 105. № 1. P. 30. https://doi.org/10.1007/s10971-022-05975-x
  13. Mohammadi M., Khodamorady M., Tahmasbi B. et al. // J. Ind. Eng. Chem. 2021. V. 97. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2021.02.001
  14. Nisticò R., Scalarone D., Magnacca G. // Microporous Mesoporous Mater. 2017. V. 248. P. 18. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2017.04.017
  15. Papynov E.K., Shichalin O.O., Buravlev I.Y. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 2. P. 263. https://doi.org/10.1134/S0036023620020138
  16. Kaur H., Kaushal S., Kumar S. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 12. P. 1862. https://doi.org/10.1134/S0036023620120062
  17. Shehata M.M., Youssef W.M., Mahmoud H.H. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 2. P. 279. https://doi.org/10.1134/S0036023620020163
  18. Parale V.G., Lee K.-Y., Park H.-H. // J. Korean Ceram. Soc. 2017. V. 54. № 3. P. 184. https://doi.org/10.4191/kcers.2017.54.3.12
  19. Polevoi L.A., Kolesnik I.V., Kopitsa G.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 12. P. 1848. https://doi.org/10.1134/S0036023623602209
  20. Baranchikov A.E., Kopitsa G.P., Yorov K.E. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 6. P. 874. https://doi.org/10.1134/S003602362106005X
  21. Rechberger F., Niederberger M. // Nanoscale Horizons. 2017. V. 2. № 1. P. 6. https://doi.org/10.1039/C6NH00077K
  22. Lermontov S.A., Straumal E.A., Mazilkin A.A. et al. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. № 6. P. 3319. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b10461
  23. Song X., Segura-Egea J.J., Díaz-Cuenca A. // Molecules. 2023. V. 28. № 19. P. 6967. https://doi.org/10.3390/molecules28196967
  24. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 12. P. 1887. https://doi.org/10.1134/S0036023621120172
  25. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 5. P. 747. https://doi.org/10.1134/S003602362105020X
  26. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Gordeev A.N. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 10. P. 1596. https://doi.org/10.1134/S0036023620100198
  27. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nikolaev V.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 11. https://doi.org/10.1134/S0036023619110202
  28. Lei Q., Guo J., Noureddine A. et al. // Adv. Funct. Mater. 2020. V. 30. № 41. P. 1909539. https://doi.org/10.1002/adfm.201909539
  29. Kaur G., Pickrell G., Sriranganathan N. et al. // J. Biomed. Mater. Res., Part B: Appl. Biomater. 2016. V. 104. № 6. P. 1248. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33443
  30. Baino F., Fiume E., Miola M. et al. // Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2018. V. 15. № 4. P. 841. https://doi.org/10.1111/ijac.12873
  31. Deshmukh K., Kovářík T., Křenek T. et al. // RSC Adv. 2020. V. 10. № 56. P. 33782. https://doi.org/10.1039/D0RA04287K
  32. Amiri S., Rahimi A. // Iran. Polym. J. 2016. V. 25. № 6. P. 559. https://doi.org/10.1007/s13726-016-0440-x
  33. Simonenko N.P., Nikolaev V.A., Simonenko E.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2016. V. 61. № 12. P. 1505. https://doi.org/10.1134/S0036023616120184
  34. Mahltig B., Leisegang T., Jakubik M. et al. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2023. V. 107. № 1. P. 20. https://doi.org/10.1007/s10971-021-05558-2
  35. Figueira R.B., Silva C.J.R., Pereira E.V. // J. Coatings Technol. Res. 2015. V. 12. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1007/s11998-014-9595-6
  36. Maleki H. // Chem. Eng. J. 2016. V. 300. P. 98. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.04.098
  37. Sumida K., Liang K., Reboul J. et al. // Chem. Mater. 2017. V. 29. № 7. P. 2626. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b03934
  38. Kim Y.H., Lee I., Lee H. et al. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2023. V. 107. № 1. P. 32. https://doi.org/10.1007/s10971-021-05491-4
  39. Feinle A., Elsaesser M.S., Hüsing N. // Chem. Soc. Rev. 2016. V. 45. № 12. P. 3377. https://doi.org/10.1039/C5CS00710K

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Sections of the Chemical Abstracts classifier, which include recent review works on sol-gel processes (since 2015), according to CAS SciFindern, January 2024.

Download (526KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Participants of the Seventh International Conference of the CIS countries “Sol-gel synthesis and research of inorganic compounds, hybrid functional materials and dispersed systems “Sol-gel 2023".

Download (410KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».