Журнал неорганической химии

Природные и синтетические алюмосиликаты в настоящее время имеют широкую область применения. Большой интерес в качестве источника сырья для их получения представляют кремнийсодержащие отходы производства риса. Целью работы является синтез микро- и мезопористых материалов из шелухи риса темплатным методом с применением ПЭГ-6000. Полученные образцы были исследованы методами ДТА и ИК-спектроскопии, что показало введение ПЭГ в структуру алюмосиликата калия в процессе золь-гель синтеза. Удельную поверхность образцов (S_уд) и распределение пор по размерам определяли по низкотемпературной адсорбции азота. Согласно результатам исследования, было установлено, что радиус пор увеличился от 100 до 200 Å при изменении концентрации ПЭГ от 5 до 20 ммоль/л. Изучение поверхности образцов сканирующей электронной микроскопией показало, что введение темплата изменяет морфологию их поверхности и способствует структурированию.

Целью представленной работы являлось изучение возможности механохимического синтеза полиалюмодифенилсилоксанов. Впервые для синтеза в условиях механической активации использовали дифенилсиландиол и трибутоксиалюминий. Установлено, что образуются алюмодифенилсилоксаны с соотношением Si/Al, близким к заданному, а увеличение времени активации приводит к возрастанию скорости процессов гомоконденсации исходного дифенилсиландиола и, как следствие, повышению соотношения Si/Al. Методами ИК- и ЯМР-спектроскопии установлено, что атом алюминия образует с силандиолом полимерную алюмосилоксановую цепь, в которой сохранены бутоксильные группы. Показано, что полученные соединения обладают значительно меньшей термической устойчивостью, чем пространственно разветвленные металлоорганосилоксаны. Полученные в работе соединения охарактеризованы современными методами анализа.

Представлен синтез слоистого сложного карбида состава (Cr,V)C с применением реакционного искрового плазменного спекания (ИПС) и гидротермального кислотного травления. Методами РЭМ и ПЭМ проведено детальное исследование макро- и наноструктуры на каждом этапе синтеза. Подтверждено наличие характерных особенностей образования двумерного карбида в виде частиц и фрагментов мультислойной структуры на макро- и наноуровне. С применением ЭДС и РФА исследован элементный и фазовый состав образцов, в результате установлено, что исходная ожидаемая MAX-фаза Cr₂VAlC₂ в составе образца, полученного ИПС, отсутствует. При этом обнаружена фаза смешанного биметаллического карбида (Cr,V)C на всех стадиях синтеза, для которого параметры кристаллической решетки, включая объем элементарной ячейки, значительно изменяются после кислотного травления. Очевидные изменения в объемной и кристаллической структуре (Cr,V)C соответствуют образованию двумерных наночастиц в составе синтезированного материала. Исследование магнитных характеристик показало, что все образцы обладают магнитным гистерезисом с относительно низкими показателями коэрцитивной силы и величины соотношения остаточной намагниченности к намагниченности насыщения. Низкотемпературные измерения показали незначительное увеличение магнитного момента при понижении температуры для образца, полученного в условиях реакционного ИПС до кислотного травления в HF, без существенного изменения в магнитном поведении образцов.

В последние годы с ростом популярности электромобилей и других устройств, работающих на батареях, наблюдается значительный рост спроса на литий-ионные аккумуляторы (ЛИА). Эти аккумуляторы стали основным источником энергии для большинства портативных устройств, а также для электрических автомобилей. Одним из таких автомобилей является Nissan Leaf. Однако с увеличением производства и потребления ЛИА возникает не только вопрос обеспечения их эффективного производства, но и необходимость в их экологически безопасной переработке. Процесс переработки отработанных ЛИА включает в себя извлечение ценных компонентов, таких как литий, кобальт, никель и марганец. Эффективная переработка катодных материалов становится особенно важной, так как это позволяет не только повторно использовать эти металлы в производстве новых аккумуляторов, но и снижает потребность в добыче необходимых ресурсов. Одним из элементов, который может быть выделен в процессе переработки ЛИА, является марганец (Mn). Этот металл не только играет важную роль в производстве аккумуляторов, но и может стать основой для синтеза новых материалов, таких как MAX-фаза Mn₃AlC. Марганцевые MAX-фазы представляют собой класс двумерных материалов, которые привлекают все большее внимание исследователей благодаря своим уникальным свойствам. Таким образом, переработка литий-ионных аккумуляторов не только решает проблему утилизации отходов, но и создает возможности для разработки новых материалов.

Методом хромато-масс-спектрометрии исследованы реакции координированных лигандов в ацетилацетонатных комплексах хрома и дифторида бора. Установлено, что бром- и тиофенилзамещенные ацетилацетонаты дифторида бора, в отличие от комплексов хрома, не взаимодействуют с тиофенолом. По-разному происходит и взаимодействие тиозамещенных хелатов с SO₂Cl₂. Для комплексов хрома реакция сопровождается заменой тиоалкильного или тиоарильного заместителя на атом хлора. Тиоэтилзамещенный ацетилацетонат дифторида бора реагирует с SO₂Cl₂ подобно ароматическим аналогам с хлорированием этильной группы. Тиоарилзамещенный ацетилацетонат дифторида бора с SO₂Cl₂ не реагирует. Кроме того, обнаружено, что бром- и тиозамещенные ацетилацетонаты хрома взаимодействуют с сульфенилхлоридами с заменой α-заместителя на атом хлора. Предположено, что различие в реакционной способности ацетилацетонатов хрома и дифторида бора обусловлено разным распределением зарядов в хелатном цикле. Значительный электроакцепторный характер BF₂-группы приводит к появлению положительного заряда на заместителе, связанном с хелатным циклом комплексов бора.

Предложен новый метод создания композитных сорбционных материалов на основе смешанных ферроцианидов K-Co и K-Cu с использованием полиэтилена. Уникальность этого метода заключается в гидрофобизации материала посредством интеграции волокон полиэтилена в структуру ферроцианидов. С помощью растровой электронной микроскопии, рентгенофазового анализа и низкотемпературной адсорбции азота исследована морфология поверхности и структура полученных сорбентов. Изучены особенности извлечения микро- и макроконцентраций катионов Cs⁺, а также радионуклида ¹³⁷Cs из морской воды в статических условиях. Проведена аппроксимация экспериментальных данных сорбции с использованием уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха, а также вычислены значения предельной сорбции G_max и константы адсорбционного равновесия. Сорбенты, синтезированные с добавлением полиэтилена, обладают наилучшими сорбционными характеристиками (степень очистки морской воды от ионов цезия достигает 99%). Средний коэффициент распределения цезия в морской воде составляет 3.8 × 10⁴ мл/г при отношении твердой и жидкой фаз 1000 мл/г. Это свидетельствует о перспективах применения указанных сорбентов для очистки морской воды от радиоактивного цезия.

В настоящее время наблюдается интенсивный рост использования полимерных композиционных материалов во всех сферах промышленности, который обусловлен их уникальными свойствами: высокой прочностью, легкостью, устойчивостью к коррозии. В связи с развитием новых технологий возникает необходимость создания нового класса экологически безопасных материалов, обеспечивающих эффективное и экономически выгодное использование сырья. В работе рассматриваются синтетические наноструктурированные алюмосиликаты с заданным отношением Si/Al = 1, 3, 5 в качестве модификаторов политетрафторэтилена. Исследован фазовый элементный состав и термическое поведение синтезированных соединений. Установлено, что использование алюмосиликатов способствует увеличению прочности при растяжении на 40% и относительного удлинения при разрыве на 70% по сравнению с исходной полимерной матрицей. Введение алюмосиликата сопровождается увеличением износостойкости в 521 раз. Таким образом, синтезирован новый класс модификаторов для полимерных композиционных материалов.

Представлено исследование по получению карбидокремниевой керамики, в том числе в составе с армирующей добавкой 10 мас. % SiC_w-вискеров, и металл-керамических композитов с неразъемным соединением на основе данной керамики и жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ с применением технологии искрового плазменного спекания. Изучены динамика консолидации SiC-порошков в условиях ИПС, фазовый состав, структура, плотность и микротвердость формируемых образцов SiC-керамики и ее армированной формы SiC/SiC_w. Реализован способ получения металл-керамических композитов с неразъемным соединением на основе полученных образцов керамики и жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ в условиях ИПС. Методами РЭМ и ЭДС показано, что получение композитов с бездефектными границами соединенных слоев керамики и жаропрочного сплава достигается за счет формирования промежуточных слоев связующих компонентов Ti-Ag и Ni-Ag, а также демпферного слоя Mo для компенсации различия в величинах КТЛР. Структурная целостность композитов исследована с применением электронной микроскопии и рентгеновской микротомографии. Установлено, что структура SiC- керамики без добавки SiC_w-вискеров является более структурно гомогенной и менее хрупкой для получения композита SiС–ЖС6У-ВИ с неразъемным соединением по технологии ИПС.

Лакокрасочные покрытия с оптимальными эксплуатационными свойствами представляют собой важный элемент в обеспечении безопасности и эффективности морских и речных судов, а также других объектов, эксплуатируемых в водной среде. В данной работе для модификации лакокрасочных покрытий использовали материал на основе гидросиликата кальция, полученный гидротермальным методом из техногенного отхода в виде борогипса. Продукт синтеза с удельной поверхностью 155.2 м²/г и плотностью 3.1 г/см³ характеризуется наличием фаз сульфата кальция, тоберморита и ксонотлита и состоит преимущественно из игольчатых частиц. Исследовано влияние гидросиликата кальция, частично заменяющего карбонат кальция, на свойства лакокрасочных покрытий на основе акрилового сополимера. Изучены физико-механические свойства, противообрастающий эффект, водопоглощение и скорость эрозии лакокрасочных покрытий. Результаты исследования показали эффективность использования силиката кальция для улучшения физико-механических свойств покрытий: выявлено увеличение прочности в 1.5 раза. При этом добавление гидросиликата кальция при частичной замене карбоната кальция не ухудшает противообрастающий эффект.