ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
С целью создания теоретических основ создания новых материалов (металлических сплавов, интерметаллидов, металлокерамик, катализаторов) методами физико-химического анализа будут определены диаграммы состояния ряда многокомпонентных систем, выделены новые фазы и выполнено их физико-химическое и структурное исследование. Электрокаталитическим методом будут получены и изучены наноструктуры на металлической поверхности. Будет осуществлен синтез и испытаны каталитические свойства новых катализаторов на металлической основе для природоохраняющих процессов.
To create theoretical foundations for the development of new materials (metallic alloys, intermetallics, metal-ceramic composites and catalysts), phase diagrams for a number of multi-component systems will be determined by means of physico-chemical analysis, new phases will be identified and their properties and structures will be studied. The formation of nanostructures on the metal surfaces due course of the electrocatalytic processes will be investigated. New metal-based catalysts for environment-frendly processes will be prepared and their proprties will be examined.
Провести фазовый анализ многокомпонентных систем на основе Mo, Cr, Al и определить фазовые области, подходящие для направленного синтеза жаростойких материалов. Синтезировать новые интерметаллические соединения в тройных системах Ce-T-X, проявляющие тяжелофермионные свойства. Получить наночастицы кремния и полупроводников типа A(II)B(VI) с заданной формой, в частности - 2D-монокристаллы. Изучить возможности механохимического метода для получения аморфных и квазикристаллических легких сплавов в системе Ni-Al-Mo-С. Синтезировать сплавы на основе палладия с повышенной коррозионной стойкостью и повышенной твердостью с целью создания новых стоматологических материалов. Изучить возможности электрохимического восстановления CO на поверхности переходных металлов и установить роль поверхностных оксидных наноструктур в этой реакции.
На кафедре разработаны методы выплавки сплавов, исследования, моделирования и прогнозирования фазовых диаграмм металлических систем. Разработаны условия получения жаропрочных и жаростойких сплавов. Запатентованы новые сплавы для медицинских (стоматологических) применений. Разработаны электрокаталитические процессы, причем обнаружено, что их важным этапом является образование оксидных наноструктур на поверхности электродов. Получены 0D- и 2D-нанокристаллы кремния, исследованы их фотолюминесцентные свойства. В течение 2021-2022 гг. экспериментальные методики адаптировались к жаропрочным и жаростойким сплавам на основе кобальта (Isothermal sections of the Co–Mn–Nb and Co–Mn–Ta phase diagrams at 1200 K, Fedorayev I.I. e.a., Calphad: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, том 76, DOI 10.1016/j.calphad.2021.102363). Для металлических систем семейства (Au,Ag,Cu)-(In,Sn)-Pd применены методы термодинамического расчета фазовых диаграмм и выбраны оптимальные способы описания твердых растворов (кандидатская диссертация А.С. Павленко, защищенная в 2022 г. "Тройные системы, образованные палладием, элементами 11 группы, оловом и индием: эксперимент и термодинамический расчет"). Развивались подходы к квантовохимическому моделированию (Structure of lanthanide nitrates in solution and in the solid state: DFT modelling of hydration effects, Yatsenko A.V. e.a., J. Molec. Liquids, том 323, DOI 10.1016/j.molliq.2020.115005). Разработана модель кристаллизации в условиях кинетического контроля (Metal cyamelurates: structural diversity caused by kinetic and thermodynamic controls, Isbjakowa A.S. e.a., Structural Chemistry, том 32, № 5, с. 1745-1754. В тройных церийсодержащих системах найден ряд новых интерметаллидов (Ce0.67Pd2Al5, Ce1.33Pd3Al8, Ce1.74Pd5.29Al11.71) и подтвержден сделанный ранее вывод о том, что структурным условием возникновения флуктуации валентности церия является наличие химических связей, более коротких, чем сумма металлических радиусов атомов.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Фундаментальные основы создания металлических и композиционных материалов |
Результаты этапа: 1. В рамках термодинамического моделирования (CALPHAD) четырехкомпонентных металлических систем(Au,Ag,Cu)-(In,Sn)- Cu - Pd созданы термодинамические модели бинарных и тройных фаз, образующихся в этих системах. С целью уточнения параметров этих моделей выполнены эксперименты по определению температур и энтальпий фазовых переходов для образцов различного состава. 2. Проводился поиск новых тройных церийсодержащих интерметаллидов с целью поиска соединений, обладающих тяжелофермионными свойствами и проявляющих флуктуации валентности атомов церия. Синтезирован новый интерметаллид Ce5Ru3Ga2 и определена его кристаллическая структура. По своим магнитным свойствам этот интерметаллид является парамагнетиком, а в его структуре нет коротких контактов Ce-Ru. 3. Изучена активность хромсодержащих и биметаллических катализаторов на аморфных и кристаллических силикатных и алюминатных подложках в реакциях диоксида углерода с предельными углеводородами. Показано, что активность катализатора существенно зависит от состава и структуры подложки. Биметаллические катализаторы обеспечивают повышение стпенени конверсии или селективности, но не то и другое одновременно. 4. Изучено влияние микролегирующих добавок на пластичность низкоуглеродных сталей. В присутствии небольших количеств титана и серы происходит выделение образований состава Ti4C2S2, что значительно улучшает штампуемость материала. Механические свойства стали улучшаются также при образовании в ней мелкодисперсного силикатного стекла. 5. Предложена модель неклассического зародышеобразования, объясняющая образование разных продуктов при реакции циамелурат-ионов с ионами переходных металлов первого ряда в условиях кинетического (быстрое время реакции, пониженные температуры) и термодинамического контроля. Образующиеся в итоге реакции металл-органические каркасные структуры обладают фотокаталитическими свойствами. 6. Методами квантовой химии осуществлялось моделирование строения комплексов лантанид-ионов в азотнокислой среде, что представляет важность для разработки процессов извлечения лантанид-ионов из продуктов переработки ядерного топлива. 7. На монокристальном дифрактометре STADI VARI, приобретенном в рамках Программы развития МГУ, проведен 261 рентгендифракционный эксперимент, в том числе по заявкам других кафедр химического факультета, а также других факультетов МГУ. По материалам этих работ подготовлен ряд публикаций, в которых участвовали сотрудники кафедры. | ||
2 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Фундаментальные основы создания металлических и композиционных материалов |
Результаты этапа: В трехкомпонентных системах типа (Ag,Au,Cu)-(In,Sn)-Pd. Экспериментально установлены две фазовые диаграммы, Ag-Pd-Sn и In-Pd-Sn. Построены термодинамические модели фаз и проведено термодинамическое моделирование пяти систем, Ag-Au-In, Au-Cu-In, Ag-In-Pd, Ag-Pd-Sn и In-Pd-Sn. Созданы предпосылки термодинамического моделирования четырехкомпонентных систем такого типа. Построены изотермические сечения фазовых диаграмм систем Co-Nb-Re, Co-Ta-Re, Co-Nb-Mn и Co-Ta-Mn при 1200 и 1375 К. Установлено, что для жаропрочных и жаростойких сплавов на основе кобальта добавки рения значительно повышают твердость, а добавки хрома повышают устойчивость к высокотемпературному окислению. Синтезированы моно- и биметаллические катализаторы реакции окисления алканов до алкенов. Установлено, что наивысшую активность проявляют биметаллические хромо-никелевые катализаторы, но их селективность ниже, чем у катализаторов на основе оксидов хрома. Разработаны методики плазмоэлектрохимического расщепления графита в растворах электролитов, содержащих ионы переходных металлов. Получены малослойные графеновые структуры, состоящие из 6-14 графеновых слоев, декорированные частицами оксидов металлов - марганца и кобальта. Полученные материалы обладают каталитическими свойствами по отношению к реакции восстановления кислорода, сопоставимыми со свойствами платинового катализатора. Предложены феноменологические модели расщепления графита в условиях анодной и катодной плазмы. В условиях термодинамического и кинетического контроля получены соли циамелуровой кислоты и катионов переходных металлов разного состава и строения. Показано, что некоторые из полученных веществ обладают фотокаталитической активностью по отношению к реакции фоторазложения фенола. Предложена феноменологическая модель мицеллы с двойным электрическим слоем, объясняющая причины формирования метастабильных фаз, которые потом с течением времени могут превращаться в термодинамически стабильные. На приборе коллективного пользования - монокристальном дифрактометре STOE STADI VARI, закупленном в рамках Программы развития МГУ, изучались кристаллические структуры новых веществ, полученных сотрудниками кафедры, а также проводились рентгеноструктурные исследования по заявкам сотрудников других кафедр химического факультета, других факультетов МГУ, а также других университетов, с которыми осуществляется научное сотрудничество. По итогам совместных работ опубликовано 13 статей. | ||
3 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Фундаментальные основы создания неорганических и композиционных материалов |
Результаты этапа: 1. В лаборатории физико-химического анализа исследованы тройные металлические системы, включающие лантаноиды, переходные металлы и р-металлы. Синтезировано 25 новых интерметаллидов, установлены их структуры. Ряд интерметаллидов получены в однофазном виде и готовы к исследованию их электрофизических и магнитных свойств. По материалам исследований опубликованы 4 статьи. 2. В лаборатории неорганических и композиционных материалов завершен комплекс работ по синтезу и исследованию жаропрочных и жаростойких сплавов на основе кобальта с добавками рения, ниобия, тантала и марганца. Изучены тройные металлические системы Co-Re-Nb, Co-Re-Ta, Co-Nb-Mn и Co-Ta-Mn, установлены области существования различных фаз в этих системах и определены условия, благоприятствующие дисперсионному упрочнению этих сплавов. По итогам выполненных исследований И.И. Федораевым в 2023 г. защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук "Легированные рением, марганцем и хромом кобальт-ниобиевые и кобальт-танталовые сплавы: получение, состав и свойства" 3. В лаборатории экологической химии изучались возможности создания катализаторов реакции гидрирования диоксида углерода до метанола. В серии экспериментов были синтезированы медно-цинковые катализаторы, в качестве носителей которых были использованы коммерческие SiO2 и Al2O3. Варьируя состав катализатора, температуру и давление были установлены условия, благоприятствующие высокой селективности по метанолу и высокой производительности катализатора. В другой серии экспериментов были синтезированы Cu-Zn и Fe-содержащие катализаторы с использованием в качестве носителя цеолита ZSM-5 и алюмосиликатных нанотрубок галлуазита (H-ZSM-5/ГНТ). Основными продуктами восстановления СО2 на Cu-Zn катализаторах оказались метанол и метан, причем в интервале температур 290-320°С селективность по метанолу составила 80-88%. На Fe-содержащих катализаторах была достигнута высокая степень конверсии, но основными продуктами оказались CO, CH4 и олефины. По результатам исследований опубликованы 2 статьи. 4. В лаборатории структурной химии на приборе коллективного пользования - монокристальном дифрактометре STOE STADI VARI, закупленном в рамках Программы развития МГУ, в интересах сотрудников различных кафедр химического факультета было проведено более 100 дифракционных экспериментов с целью определения кристаллических структур новых соединений. По результатам рентгеноструктурных исследований было опубликовано 15 совместных статей. | ||
4 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Фундаментальные основы создания неорганических и композиционных материалов |
Результаты этапа: | ||
5 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Фундаментальные основы создания неорганичесчких и композиционных материалов |
Результаты этапа: | ||
6 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Фундаментальные основы создания неорганических и композиционных материалов |
Результаты этапа: | ||
7 | 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. | Фундаментальные основы создания неорганических и композиционных материалов |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".