Основные научные результаты, полученные при реализации проекта

 

         

        В 2013-2015года были проведены в соответствии с планом научные исследования по теме проекта и получены следующие результаты, в частности:

  •   Впервые была разработана методика получения и выращены в процессе электроосаждения из растворов электролитов в массовом количестве на сетчатом металлическом носителе икосаэдрические малые частицы (ИМЧ) металлов (медь, никель, серебро), обладающие шестью осями симметрии пятого порядка;

  •   Впервые была детально исследована структура ИМЧ, показаны, что они содержать высокоэнергетические дефекты дисклинационного типа, двойниковые границы, прослойки и вставки, обладают огромной (порядка G/50 Дж/м3, где G –модуль сдвига) плотностью запасенной в объеме упругой энергии;

  •   Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена основная идея работы – возможность превращения запасенной в процессе электрокристаллизации в объеме ИМЧ энергии в поверхностную, а значит, возможность создания на базе ИМЧ металлов функциональных материалов с развитой поверхностью: катализаторов, сорбентов, нанопористых фильтрующих и мембранных материалов;

  •   Разработаны и запатентованы оригинальные способы увеличения удельной поверхности металлических ИМЧ в тысячи раз, в частности, метод термообработки частиц в кислородосодержащих средах, метод химического вытравливания, метод создания развитой поверхности в процессе электрокристаллизации и метод варьирования размерами частиц;

  •   Теоретически обоснована, экспериментально подтверждена возможность создания на основе ИМЧ функциональных материалов с развитой поверхностью в виде отдельных частиц, слоев и покрытий из них.

  •   Показано, что наиболее перспективным способом увеличения удельной поверхности частиц является их термообработка на воздухе и различных атмосферах. Продемонстрировано, что при обработке ИМЧ в температурных полях формируется развитая поверхность частиц в виде нанопор, нановискерных структур и специфического рельефа.  Доказано, что в процессе термообработки ИМЧ возможно формирование слоистых многофазных структур и внутренних полостей

  •   Установлены закономерности и особенности эволюции структуры, фазового состава и морфологии поверхности ИМЧ в процессе термообработки, химического травления.

  •   Полученные результаты положены в основу технологии создания принципиально новых  материалов с развитой поверхностью, в частности, нано- и микрокатализаторов: для переработки углеводородов (на основе никеля); для выращивания серебряных наностержней и наноцепочек (на основе никеля), для синтеза метанола (на основе меди и цинка); для очистки воздуха и газовых выбросов от токсических примесей (на основе меди и никеля); для изготовления лекарств (на основе оксидов меди). Получены, исследованы и апробированы образцы этих нанокатализаторов. Разработаны рекомендации по их внедрению в реальный сектор экономики.

      В рамках проекта установлено, что физические закономерности, лежащие в основе создания из ИМЧ функциональных материалов с развитой поверхностью могут быть распространены и на обычные (не имеющие осей симметрии 5го порядка) объемные кристаллы или покрытия. Для этого необходимо, чтобы эти материалы содержали в исходном состоянии дефекты дисклинационного типа, то есть, как и ИМЧ обладали значительным запасом накопленной упругой энергии. Для решения этой научной проблемы исполнителями проекта впервые был разработан оригинальный метод выращивания в процессе электроосаждения металлов дефектных кристаллов путем их механоактивации в процессе роста при электрокристаллизации. Разработанный метод позволил получить покрытия с разориентированной дефектной структурой, обладающие развитой поверхностью и уникальными физико-химическими свойствами. На основе таких материалов были получены образцы принципиально новых перспективных катализаторов, предназначенных для синтеза анилина, и катализаторов для очистки сточных вод промышленных предприятий от органических загрязнений. Проблема создания таких катализаторов является весьма актуальной, представляет научно-практический интерес, имеет большой народно-хозяйственной значение, поэтому эта тематика станет основной при проведении дальнейших исследований.

       Результаты научных исследований, проведенных в рамках проекта, опубликованы в научных работах, в том числе 5 монографиях, в 19 статьях индексируемых Wеb of Science и Scopus, 18 статьях индексируемых в РИНЦ. По результатам исследований проведенных в лаборатории по тематике гранта защищено 11 магистерских, 3 кандидатских и 2 докторских диссертаций, подготовлено и подано 4 заявки на патенты, прочитано более сотни докладов на международных конференциях. По теме исследования организованы и проведены на базе созданной лаборатории 3 международные конференции. Все запланированные показатели эффективности выполнения научного исследования достигнуты.

2010 - present

2010 - present

Нанокатализаторы и функциональные материалы, Тольяттинский государственный университет

© 2013-2018