СПИСОК УЧАСТНИКОВ
устные доклады
| Reshytko Borys Anatoliiovych (Department № 6) Synthesis and Properties of Doped Barium Titanate with High Dielectric Permittivity |
05/10/2017 13:51 |
| Довбій Ян Михайлович (Відділ № 2-1) Біскуркумінат фталоціаніну цирконію – синтез та спектральні властивості |
17/10/2017 20:37 |
| Іваненко Олександр Петрович (Відділ № 3) Спектральні характеристики простих та складних фторидних сполук РЗЕ (II) |
18/10/2017 14:36 |
| Погоренко Юлия Владимировна (Відділ № 3) Синтез та електропровідність твердих розчинів геторовалентного заміщення на основі CeF3 |
18/10/2017 17:11 |
| Смілик Віталій Олегович (Відділ № 1) Фотоелектрохімічні властивості плівок на основі ванадату вісмуту та міді |
19/10/2017 11:24 |
| Іваха Надія Борисівна (Відділ № 5) Порівняння спектрально-люмінесцентних властивостей полімерів та кополімерів на основі β-дикарбонільних координаційних сполук Ln(III) |
20/10/2017 14:13 |
| Кулешов Сергій Володимирович (Відділ № 3) Структурні та морфологічні особливості нанорозмірних електролітичних композитів W|WC|C |
20/10/2017 15:43 |
| Zmievskii Yuriy Grigorievich (Відділ № 9) Baromembrane methods for separation of disillery stillage |
20/10/2017 17:57 |
| Zakharov Volodymyr Volodymyrovych (Відділ № 9) Ozonation of nanofiltrative permeate of whey |
20/10/2017 19:35 |
| Діамант Віктор Анатолійович (Відділ № 8) Фізико-хімічні властивості тетраметиламоній біс(саліцило)бората |
23/10/2017 15:10 |
| Федорчук Олександр Петрович (Відділ № 6) Синтез і властивості феромагнітних матеріали зі структурою шпінелі та композиційних структур на їх основі |
25/10/2017 20:00 |
| Крупеннікова Оксана Сергіївна (Відділ № 3-1) Вплив срібла при формуванні оболонкових нанокомпозитів Fe3O4 @ Ag0 на електровідновлення кисню |
26/10/2017 11:06 |
| Панчишин Тарас Миколайович (Відділ № 3-1) Електрохімічна система постачання та акумулювання енергії на основі воднево-кисневого паливного елемента |
26/10/2017 17:17 |
| Фоманюк Сергій Станіславович (Відділ № 1) Електросинтез нанорозмірних часток CdSe, CdTe і ZnSe для рк матриці на основі каприлату кадмію |
31/10/2017 12:02 |
| Білик Сергій Володимирович (Відділ № 7) Електроосадження функціональних суперсплавів Ni–Re |
31/10/2017 12:42 |
| Милованова Ольга Игоревна (Відділ № 1) Физико-химические и газочувствительные свойства модифицированного диоксида олова |
01/11/2017 11:31 |
| Штоквиш Ольгерд Олександрович (Відділ № 2) Будова ряду комплексів естерів ацетооцтової кислоти в залежності від природи компонентів реакційного середовища |
02/11/2017 17:52 |
| Селін Роман Олександрович (Відділ № 2-1) Синтез функционализированных макроциклических лигандов-темплатов для дизайна упорядоченных структрур |
06/11/2017 14:00 |
стендовые доклады
| Кулешов Сергій Володимирович (Відділ № 3) Термічна стабільність електролітичного нанокристалічного карбіду вольфраму WC |
20/10/2017 15:49 |
| Шлапа Юлія Юріївна (Відділ № 6) Створення неорганічних core/shell наноструктур на основі магнітних наночастинок (La,Sr)MnO3 |
20/10/2017 16:24 |
| Галагуз Вадим Анатолійович (Відділ № 1) Синтез та електрохімічні властивості нанокомпозиту LiFеPO4/C |
24/10/2017 21:37 |
| Litynska Marta Igorivna (Відділ № 111) Influence of carrier type on arsenic (V) removal by activated carbon-iron (III) oxyhydroxide adsorbents |
27/10/2017 00:05 |
| Куций Андрій Васильович (Відділ № 3-1) Закономірності виділення водню з води на катодах на основі монокарбіду вольфраму з добавками Ag, Cu, Ti |
27/10/2017 17:51 |
| Чабан Марія Олександрівна (Відділ № 4-1) Нові комозиційні сорбційні матеріали для селективного видалення йонів літію |
02/11/2017 09:46 |
| Слободянюк Иван Александрович (Відділ № 1) Электродные материаллы для биполярной фотоэлектрохимической системы с аккумулированием водорода |
02/11/2017 15:17 |
| Посох Валерий Олегович (Відділ № 7) Коррозионные испытания конструкционных сталей теплообменного оборудования аэс |
04/11/2017 17:41 |
| Вакаров Сергій Васильович (Відділ № 2-1) Дослідження квантовомеханічними розрахунками переходів між метастабільними конформаціями гексафенілзаміщеного клатрохелату заліза (іі) |
06/11/2017 13:34 |
ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ
устные доклады
SYNTHESIS AND PROPERTIES OF DOPED BARIUM TITANATE
WITH HIGH DIELECTRIC PERMITTIVITY
Reshytko B.A., V'yunov O. I.
Solid state chemistry department
artasil@ukr.net
Materials exhibiting a high dielectric permittivity (HDP) ɛ' > 103 have recently gained considerable attention. HDP behavior is of technical importance for applications and divices such as random access memories based on capacitive elements and low loss capacitors [1]. HDP of ferroelectric materials can be generated by ferroelectric polarization, charge dencity waves, hopping mechanism of conduction, occurrence of metal-dielectric transition, as well as internal interface at the grain boundaries. Most of these mechanisms are peculiar to ceramic samples of doped BaTiO3 [2].
The purpose of this study work is to investigate the electrical-physical properties of ceramic samples of BaTiO3-based semiconductor ferroelectrics in a wide frequency range and to find out the mechanisms of polarization that contribute to the value of HDP.
According to obtained data, HDP properties are inherent in doped barium titanate ciramics and can be explained by the presence of interfaces at the boundaries of grains, ferroelectric polarization and metal-dielectric transitions (Fig. 1).
Fig. 1. Equivalent circuits and schematic representation of the microstructure of dielectric (a) and semiconductor (b) ceramics. Cel, Rel, Rgr, Cgr, Rgb, CPE are the resistance and the capacity of the electrodes, the volume and grain boundaries, respectively. Elements of the circuit that simulate the wires are omitted for clarity.
On samples Al (ohmic) and Ag (blocking) electrodes were applied. Fig. 2 shows that for dielectric barium titanate, the main contribution to dielectric permittivity is ferroelectric polarization (Area I). In the case of semiconductor barium titanate with aluminum electrodes, the contribution of ferroelectric polarization is, in the order of magnitude, close to the values in the dielectric material (Fig. 2a, Area I). The hopping mechanism of conduction and interfaces at the grain boundaries make a significant contribution to the dielectric permittivity (Area II). Contribution of the interface metal-semiconductor for semiconductor barium titanate with silver electrodes (Area III) provides a constant ε value in a wide frequency range (curve 2). Fig. 2 and calculations using equivalent circuit show that the magnitude of the contribution to the dielectric permittivity is as follows: interface at the grain boundaries, hopping conductivity, electrode interface (blocking Ag electrode), and ferroelectric polarization.
Fig. 2. Dielectric permittivity (ε') of semiconductor (1, 2) and dielectric (1', 2') samples
with Al (ohmic) (1, 1') and Ag (blocking) (2, 2') electrodes.
The samples of dielectric and semiconductor barium titanate have been synthesized and their electrical and physical properties have been studied. The HDC value of semiconductor barium titanate ceramic significantly higher compared to dielectric samples due to the formation of additional polarization at the grain boundaries and metal-dielectric transitions in the case of silver blocking electrodes.
The work was carried out with the financial support from the research program of the Ukrainian National Academy of Sciences "New functional substances and materials for chemical production" (Fine Chemicals).
References
- Lunkenheimer, P.; Bobnar, V.; Pronin, A.; Ritus, A.; Volkov, A.; Loidl, A., Origin of Apparent Colossal Dielectric Constants. Phys. Rev. B 2002, 66 (5), 052105-1–052105-4.
- V'yunov, O. I.; Reshytko, B. A.; Belous, A. G., Synthesis and Properties of Semiconductor BaTiO3 with a Colossal Permitivity. Ukr. Khim. Zh. 2017, 83 (7), 42-50.
Title/Назва/Название
Synthesis and Properties of Doped Barium Titanate with High Dielectric Permittivity
Синтез и свойства легированного титаната бария с высокой диэлектрической проницаемостью
Синтез і властивості легованого титанату барію з високою діелектричною проникністю
Authors/Автори/Авторы
Reshytko Borys Anatoliiovych/Решитько Борис Анатолійович/Решитько Борис Анатолиевич
V’yunov Oleg Ivanovich/В’юнов Олег Іванович/Вьюнов Олег Иванович
Keywords/Ключові слова/Ключевые слова
high dielectric permittivity
ferroelectric polarization
interface metal-dielectric
grain boundaries
hopping conduction
висока діелектрична проникність
сегнетоелектрична поляризація
інтерфейс метал-діелектрик
границі зерен
стрибкова провідність
высокая диэлектрическая проницаемость
сегнетоэлектрическая поляризация
интерфейсы металл-диэлектрик
границы зёрен
прыжковая проводимость
Short Abstract/Короткий реферат/Краткий реферат
Dielectric and semiconductor BaTiO3 ceramic samples have been synthesized and their electrical and physical properties have been studied. It have been shown that the semiconductor ceramic samples of barium titanate are characterized by a high values of dielectric permittivity, which significantly higher in comparison with dielectric samples due to the formation of additional polarization at the grain boundaries and metal-dielectric transitions.
Були синтезовані зразки діелектричного та напівпровідникового BaTiO3 та вивчені їх сегнетоелектричні властивості. Показано, що напівпровідникові керамічні зразки титанату барію характеризуються високими значеннями діелектричної проникності, які значно більше в порівнянні з діелектричним зразком за рахунок утворення додаткової поляризації на ґраницях зерен та переходів метал-діелектрик.
Синтезированы образцы диэлектрического и полупроводникового BaTiO3 и изучены их сегнетоэлектрические свойства. Показано, что полупроводниковые керамические образцы титаната бария характеризуются высокими значениями диэлектрической проницаемости, которая значительно больше по сравнению с диэлектрическим образцом из-за образования дополнительной поляризации на границах зерен и перехода металл-диэлектрик.
БІСКУРКУМІНАТ ФТАЛОЦІАНІНУ ЦИРКОНІЮ – СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ
Довбій Я.М.1, Третякова І.М.1, Черній В.Я.1, Горський А.В.2
1Інститут загальної та неорганічної хімії Національної академії наук України
2Інститут фізичної хімії Польської академії наук
v.chernii@gmail.com
Дана робота присвячена синтезу та дослідженню оптичних властивостей фталоціанінового комплексу цирконію з позаплощинно координованими хромофорними лігандами. Як ліганд нами було обрано куркумін виділений з рослини Curcuma longa. Цей вибір обґрунтовано тим, що куркумін є з однієї сторони класичним, здатним до координації з металами β-кетоєнолом, а з іншої, сполукою з високим коефіцієнтом екстинкції та квантовим виходом, смуги поглинання якого не перетинаються з поглинанням фталоціанінової системи.
Комплекс отримано з біс(октаноато)фталоціаніну цирконію шляхом реакції лігандного обміну (див. Рисунок), аналогічно описаному в [1].
Рисунок. Схема синтезу біскуркумінатного комплексу фталоціаніну цирконію.
Встановлено, що на відміну від класичних фталоціанінів, електронні спектри поглинання (ЕСП) яких характеризуються смугами у області близько 330 та 690 нм, у ЕСП одержаного комплексу присутня додаткова смуга поглинання в області 450 нм, що відповідає поглинанню координовананого куркумінового хромофору. Аналізуючи ЕСП, спектри збудження та флуоресценції куркуміну та отриманого комплексу, встановлено, що відбувається перенос енергії з позаплощинно координованих куркумінатних лігандів на ароматичну систему фталоціанінового макроциклу.
Автори висловлюють щиру подяку Європейській програмі обміну вченими Horizon 2020 MSCA RISE № 645628, без якої дана робота не могла бути виконана.
Перелік посилань
- Dovbii Ya.M, Chernii V.Ya., Tretyakova I.M., Gorski A.V., Starukhin A.S., Volkov S.V. Synthesis of dehydroacetic acid derivatives with chromophoric chains and their complexes with zirconium phthalocyanine // Укр. хим. журн. – 2015. – Т.81, №12. – С.79.
СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОСТИХ ТА СКЛАДНИХ ФТОРИДНИХ СПОЛУК РЗЕ (II)
Іваненко О.П., Омельчук А.О.
Відділ електрохімії та технології неорганічних матеріалів
ivanenko@ionc.kiev.ua
Завдяки широкому інтервалу пропускання в інфочервоній області, термостійкості, стійкості до кристалізації фториди рідкісноземельних елементів нижчих ступенів окиснення знайшли широке використання в багатьох оптичних матеріалах.
В даному повідомленні приведені результати спектральних досліджень фторидів і фторцирконатів РЗЕ (II) та фторцирконатного скла в якому частково чи повністю фторид лантану (барію) заміщено фторидом самарію, європію та ітербію нижчих ступенів окиснення.
Фториди РЗЕ (II) {РЗЕ – Sm, Eu, Tm, Yb} синтезували відновленням трифториду відповідним рідкісноземельним елементом при температурі 700-900 °С протягом 7-80 год у вакуумі. Фторцирконати РЗЕ (II) синтезували шляхом безпосередньої взаємодії дифториду лантаноїду з тетрафторидом цирконію та відновленням трифториду лантаноїду цирконієм в присутності тетрафториду цирконію при температурі ~ 750 °С у вакуумі. Фторцирконатне скло отримували при заміщенні фторидів лантану чи барію дифторидом самарію, європію та ітербію в наступних системах ZrF4(53,5)–NaF(20,0)–BaF2(20,0)–LaF3(6,5-x)–LnF2+x(x) (0≤х≤ 6,5 % мол.) та ZrF4(53,5)–NaF(20,0)–BaF2(20,0-х)–LaF3(6,5)–LnF2+x(x) (0≤х≤20 % мол.).
На відміну від трифторидів кристалічна гратка дифториду лантаноїду (точкова група Oh) утворена вигнутими триатомними молекулами з симетрією С2v. Це знайшло своє відображення на ІЧ спектрах синтезованих зразків. Валентні асиметричні (νas) та симетричні (νs) коливання зв’язку Ln-F реєструються в області 450-470 см-1 (490 см-1 у випадку Tm2,38) та 400-405 см-1 відповідно. Деформаційні коливання реєструються в області 265-420 см-1. Симетрія кристалу дифториду ітербію (просторова група із Oh понижається до О) відрізняється від решти досліджених фторидів РЗЕ, що відповідним чином проявляється на ІЧ спектрах. Валентні асиметричні (νas) та симетричні (νs) коливання реєструються в області 280 та 270 см-1 відповідно. У порівнянні з ІЧ-спектрами трифторидів РЗЕ, смуги, що характеризують зазначені коливання, зміщені в довгохвильову область, причому в більшій мірі це характерно для синтезованих зразків кластерної будови.
На ІЧ-спектрах фторцирконатів РЗЕ нижчих ступенів окиснення зареєстровано смуги поглинання в діапазоні 240÷290 см-1, що характеризують деформаційні коливання фторцирконатних угрупувань. В області 240÷380 та 380÷450 см‑1 реєструються відповідно деформаційні та валентні коливання зв’язку Ln–F. Смуги поглинання в інтервалі 450÷620 см-1 характеризують валентні коливання місткових та немісткових зв’язків Zr–F, що свідчить про наявність в структурі синтезованих сполук фторцирконатних поліедрів ZrFn (n = 6-8).
Аналіз результатів ІЧ-спектроскопічних досліджень, показав, що на ІЧ-спектрах всіх синтезованих зразків скла в області 500 см-1 реєструється головним чином широка дифузна смуга поглинання, яка характеризує валентні коливання місткових і немісткових зв'язків Zr–F і відповідає коливанням угруповань ZrFn (n = 6-8). Це свідчить на користь каркасної будови синтезованих зразків фторцирконатного скла, що формується поліедрами ZrFn, в порожнинах яких локалізуються катіони барію та РЗЕ. В зразках склокристалічних фаз наявні смуги в області 250–320 см-1, які можна віднести до деформаційних коливань зв'язків Ln–F.
ІЧ-край пропускання синтезованих зразків скла, що містять фториди РЗЕ нижчих ступенів окиснення складає 8-9 мкм.
Про наявність РЗЕ зі ступенем окиснення 2+ в синтезованих зразках фторидів фторцирконатів та фторцирконатного скла безпосередньо свідчать електронні спектри дифузного відбиття. На них реєструється інтенсивна смуга відбиття в області 200÷400 нм, що характеризує 4f–5d електронні переходи в іонах Ln2+. Значно слабша за інтенсивністю смуга в області 800÷2200 нм характеризує 4f–4f електронні переходи в іонах Ln3+. Відмічено, що інтенсивність смуг відбиття пропорційна вмісту LnF2+х в синтезованих зразках скла.
На відміну від вихідних зразків скла, синтезовані зразки проявляють здатність до фотолюмінесценції. На спектрах люмінесценції в області 400-580 нм реєструються смуги, характерні для електронних переходів в іонах РЗЕ із ступенем окиснення 2+ {(400-500) для іонів Sm2+ (5D0 → 7F0); (420-490) для Eu2+ (4F3/2→4IJ/2) та (400-580) нм для іонів Yb2+ (2F7/2 → 1S0)}.
СИНТЕЗ ТА ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ ГЕТОРОВАЛЕНТНОГО ЗАМІЩЕННЯ НА ОСНОВІ CeF3
Погоренко Ю.В., Пшеничный Р.Н., Павленко Т.В., Омельчук А.А.
Відділ електрохімії та технології неорганічних матеріалів
pogorenkoyulija@gmail.com
У даному повідомленні приведені результати досліджень електропровідних властивостей твердих розчинів гетеровалентного заміщення на основі CeF3 зі стуктурою флюориту та тісоніту.
Методом співосадження було синтезовано нанодисперсні тверді розчини на основі CeF3 при частковому чи повному заміщенні йонів Се3+ йонами Ba2+, Pb2+, Zr4+. При заміщенні церію в структурі CeF3 йонами барію та цирконію в усіх випадках утворюються однофазні тверді розчини гетеровалентного заміщення зі структурою тісоніту (гексагональна сингонія, пр. гр. Р-3с1). У твердих розчинах складу BaxCe1-xF3-x при 0≤х≤0,2 найвищу провідність мають зразки, що містять 0,1 мольну частку BaF2 (8.4·10-4 См/см при 673 К). Фази з більшим та меншим вмістом барію мають практично однакові значення провідності. Нестехіометричні фториди складу ZryCe1-yF3+y (у ≤ 0,2) мають практично однакові значення провідності незалежно від вмісту цирконію у твердому розчині в усьому дослідженому температурному інтервалі. При температурах, вищих за 570 K, дещо більшу електропровідність мають зразки з вмістом цирконію 5 та 20 % мол. Одночасна заміна частини іонів церію іонами барію та цирконію практично не впливає на провідність твердих розчинів типу BaxZryCe1-x-yF3-x+y. За величиною провідності зразки із кожної дослідженої групи твердих розчинів гетеровалентного заміщення можна розташувати в наступній послідовності: Ba0.1Ce0.9F2.9 > Ba0.1Zr0.05Ce0.85F2.95 > Zr0.1Ce0.9F3.1.
Певний інтерес викликає сполука BaCeF5, що кристалізується у системі BaF2–CeF3 у структурному типі флюориту і перспективна для розробки високотемпературних сцинтиляторів та оптичних матеріалів. Було досліджено вплив часткового або повного заміщення йонів церію у цій сполуці на провідність отриманих фаз. Йонами Pb2+ у сполуці BaCeF5 можна повністю замістити йони Ce3+. При цьому утворюється неперервний ряд твердих розчинів, що кристалізується у флюоритовому структурному типі (Fm-3m). При заміщенні йонів Се3+ на Pb2+ утворюються аніондефіцитні тверді розчини, що характеризуються вищою провідністю, ніж вихідна сполука BaCeF5, досягаючи максимальних значень для зразка складу BaPb0.90Ce0.10F4.10 (7,36·10-4 См/см при 573 К).
Йони Ce3+ у сполуці BaCeF5 можна замістити не лише катіонами Рb2+, але й катіонами Ba2+. Були синтезовані тверді розчини Ba1+xCe1-xF5-x (х = 0,03; 0,05; 0,10) ізоструктурні BaCeF5. В твердих розчинах типу Ba1+xCe1-xF5-x невеликою кількістю BaF2 (х<0,03) практично не впливає на провідність, а енергія активації при цьому дещо вища у порівнянні з вихідним BaCeF5. Найвищу електропровідність мають зразки, що містять 5 мол.% BaF2 (Еа= 0,5 еВ, σ573=1,04·10-4 См/см).
ФОТОЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛІВОК НА ОСНОВІ ВАНАДАТУ ВІСМУТУ ТА МІДІ
Смілик В.О., Фоманюк С.С., Колбасов Г.Я., Русецький І.А.
Відділ електрохімії та фотоелектрохімії неметалічних систем
VitaliySmilyk@i.ua
Дослідження ванадатів вісмуту та міді є перспективним для використання їх як фотоелектродів комірок для перетворення сонячної енергії в хімічну, оскільки вони стійкі до фотокорозії [1] та порівняно з халькогенідами та деякими оксидами менш токсичні [2]. Метою даної роботи є дослідження впливу допування плівок на основі ванадатів (Bi та Cu) триоксидом вольфраму на їх оптичні і фотоелектрохімічні властивості. Плівки були отримані методом електрохімічного осадження та відпалювались при 500 °С на повітрі. Дослідження їх оптичних і фотоелектрохімічних властивостей показало, що вони мають широку смугу поглинання з відповідною ділянкою фотоструму в видимому діапазоні спектру (рис. 1). Значення ширини забороненої зони наведені у таблиці для BiVO4 та Cu3VO4 визначали по краю поглинання в координатах (ά hν)0,5 - hν. Встановлено, що електрохімічне допування триоксидом вольфраму плівок BiVO4 підвищує ефективність фотоелектродів на їх основі за рахунок електрокаталітичних властивостей WO3 (рис. 1).
Таблиця. Ширина забороненої зони напівпровідникових матеріалів
| Ширина забороненої зони (еВ) | |
| Cu3VO4 | 1,1-1,3 |
| BiVO4 | 2,5-2,7 |
Рисунок 1. Спектр квантового виходу фотоструму зразків: плівок SnO2/BiVO4 та SnO2/BiVO4 (5 мол% WO3).
Перелік посилань
- Chatillon Y., Bonnet C., Lapicque F. Heterogeneous Aging Within PEMFC Stacks // Fuel Cells – 2014. – Vol. 14., Is.4 – P. 581
- Trześniewski B.J., Smith W. A. Photocharged BiVO4 photoanodes for improved solar water splitting // J. Mater. Chem. A – 2016. – Vol. 4. – P. 2919
ПОРІВНЯННЯ СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМІНЕСЦЕНТНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОЛІМЕРІВ ТА КОПОЛІМЕРІВ НА ОСНОВІ β-ДИКАРБОНІЛЬНИХ КООРДИНАЦІЙНИХ СПОЛУК Ln(III)
Іваха Н.Б., Бережницька О.С., Трунова О.К.
Відділ гетерофазного синтезу і матеріалів
s8nadezhda@ukr.net
Металовмісні полімерні матеріали привертають до себе увагу дослідників вже протягом багатьох років насамперед тим, що дозволяють об'єднати унікальні властивості металів (наприклад, електропровідність, люмінесценцію) з технологічністю (пластичність і оптична прозорість) і дешевизною полімерів. Інтерес до таких матеріалів обумовлений можливістю їх використання в оптичній промисловості для виробництва люмінесцентних матеріалів та лазерної техніки, у космічній та ядерній техніці, в аналітичних цілях, а також для отримання та стабілізації нанорозмірних частинок металів
Більшість робіт, що стосуються одержання металовмісних полімерів, засновані на інтеркаляції металокомплексів в полімерну матрицю та взаємодії полімерного ланцюгу, що містить хелатні групи, з солями металів. Але слід відзначити, що такі матеріали не можуть характеризуватися рівномірним розподілом металу у полімерній матриці і, відповідно, прогнозованими властивостями. Тому в даній роботі металополімери одержані шляхом полімеризації β-дикарбонільних металокомплексів з ненасиченими функціональними групами.
Радикальну полімеризацію одержаних комплексів Nd(III), Er(III) та Yb(III) з β-дикарбонільними лігандами (метакроїлацетофенон - mphpd, алілацетоацетат - alacac) проводили при 80°С в розчині ДМФА при концентрації комплексу 0,05М, ініціатор - АІБН (конц. 1%). Дилатометричним методом досліджено кінетику полімеризації синтезованих сполук. Кополімери зі стиролом, метилметакрилатом та вінілкарбазолом одержували термостатуванням суміші комплекс:мономер 5:95, при 80°С у розчині ДМФА протягом 24 годин.
Спираючись на дані фізико-хімічних методів аналізу всіх синтезованих мономерних та полімерних сполук встановлена бідентатно-циклічна координація β-дикарбонільних лігандів (не залежно від типу ліганду та іону Ln3+) до ц.а., при цьому при полімеризації координаційне оточення іонів лантанідів практично не змінюється порівняно з мономерними комплексами, але в полімері ослаблюється зв'язок металу з лігандом.
Люмінесцентні характеристики досліджуваних металополімерів та кополімерів значно зростають (у порівнянні з мономерними комплексами), оскільки ослаблення зв’язку метал-оксиген в полі-сполуках підвищує ефективність переносу енергії збудження з ліганду на метал. Тому синтезовані полімерні комплекси можуть бути запропоновані як прекурсори для створення люмінесцентних матеріалів.
Title/Назва/Название
Comparison of spectral-luminescence properties of polymers and copolymers on the basis of β-dicarbonyl coordination compounds of Ln(III)
Порівняння спектрально-люмінесцентних властивостей полімерів та кополімерів на основі β-дикарбонільних координаційних сполук Ln(III)
Сравнение спектрально-люминесцентных свойств полимеров и сополимеров на основе β-дикарбонильных координационных соединений Ln(III)
Authors/Автори/Авторы
Ivakha N.B., Berezhnytska O.S., Trunova O.K.
Іваха Н.Б., Бережницька О.С., Трунова О.К.
Иваха Н.Б., Бережницкая А.С., Трунова Е.К.
Keywords/ Ключові Слова / Ключевые Слова
metallpolymers
copolymers
β-dicarbonyl ligands
luminescent properties
металополімери
кополімери
β-дикарбонільні ліганди
люмінесцентні властивості
металлополимеры
сополимеры
β-дикарбонильные лиганды
люминесцентные свойства
Short Abstract/ Короткий Реферат / Краткий Реферат
Metallolymers and copolymers based on β-dicarbonyl complexes of Ln (III) were synthesized. Spectral-luminescent properties of the obtained samples were studied. An increase of the luminescence characteristics of metalopolymers was found in comparison with monomer complexes.
В роботі були синтезовані металополімерні та кополімерні сполуки на основі β-дикарбонільних комплексів Ln(III). Досліджені спектрально-люмінесцентні властивості одержаних зразків. Встановлено підвищення люмінесцентних характеристик металополімерів у порівнянні з мономерними комплексами.
В работе были синтезированы металлополимерные и сополимерные соединения на основе β-дикарбонильных комплексов Ln(III).Исследованы спектрально-люминесцентные свойства полученных образцов. Установлено повышение люминесцентных характеристик металлополимеров по сравнению с мономерными комплексами.
СТРУКТУРНІ ТА МОРФОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ НАНОРОЗМІРНИХ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНИХ КОМПОЗИТІВ W|WC|C
Кулешов С.В., Новоселова І.А.
Відділ електрохімії та технології неорганічних матеріалів
sergiykuleshov@gmail.com
Метод високотемпературного електрохімічного синтезу (ВЕС) є перспективним для одержання нанокристалічних порошків карбіду вольфраму. Для управління і розуміння процесу синтезу необхідне знання електрохімічних процесів розряду компонентів карбіду та фізико-хімічних властивостей, як самих компонентів синтезу (W і С), так і композитів на їх основі. Процеси розряду досліджено в [1-2]. Метою даної роботи є дослідження хімічного, фазового та структурного складу композитних матеріалів W|WC|C одержаних при надлишковому тиску СО2 в хлоридних розплавах різного складу. Особливий акцент зроблено на вивчення структури вуглецю, який завжди входить до складу монокарбіду вольфраму, і може значно впливати на електрокаталітичні властивості останнього.
Властивості синтезованих вуглецевмісних матеріалів вивчали методами рентгенодифракційного аналізу (РФА), растрової електронної мікроскопії (РЕМ), просвічуючої електронної мікроскопії (ПЕМ), дифракції електронів (ДЕ), рентген-флуоресцентної, Раман- і ЕПР-спектроскопії.
Проведені дослідження показали, що в інтервалі густин струму 0,05<ik<0,10 А/см2 катодний продукт, отриманий на платинових і СВ електродах, – це порошки нанорозмірних вуглецевих фаз різної форми і структури: полікристалічний графіт, графенові фрагменти, аморфний вуглець, багатостінні вуглецеві нанотрубки (БВНТ), вуглецеві волокна. На основі оцінок РЕМ і ПЕM вміст БВНТ в продукті становить 5–40 об.% в залежності від умов електролізу і складу електролітичної ванни. Вони мають вигнуту форму, що говорить про наявність структурних дефектів. Вуглецеві наноматеріали в цілому складаються з вуглецю з низьким ступенем кристалічності, що підтверджується дослідженням дифракції електронів і спектрів комбінаційного розсіювання світла.
Встановлено, що наявність в складі композитів W|WC|C вуглецевих фаз покращує електрокаталітичні властивості синтезованих матеріалів в реакції виділення водню.
Перелік посилань
- Новоселова І.А., Кулешов С.В., Федоришена О.М., Биков В.М. Електрохімічний синтез карбідів вольфраму в сольових розплавах для електрокаталізу // Укр. хім. журн. – 2016. – Т. 82, № 11. – С. 67–76.
- Novoselova I.A., Kuleshov S.V, Volkov S.V., Bykov V.N. Electrochemical synthesis, morphological and structural characteristics of carbon nanomaterials produced in molten salts // Electrochim. Acta. – 2016. – 211. – P. 343–355.
Title/Назва/Название
Structural and morphological peculiarities of nano-sized electrolytic composites W|WC|C
Структурні та морфологічні особливості нанорозмірних електролітичних композитів W|WC|C
Структурные и морфологические особенности наноразмерных электролитических композитов W|WC|C
Authors/Автори/Авторы
Kuleshov S.V., Novoselova I.A.
Кулешов С.В., Новоселова І.А.
Кулешов С.В., Новоселова И.А.
Keywords/Ключевые Слова/Ключові Слова
electroreduction
molten salts
electrochemical synthesis
carbon nanomaterials
nano-sized powders of tungsten carbides
електровідновлення
розплави солей
електрохімічний синтез
вуглецеві наноматеріали
нанорозмірні порошки карбіду вольфраму
электровосстановление
расплавы солей
электрохимический синтез
углеродные наноматериалы
наноразмерные порошки карбида вольфрама
Short Abstract/Краткий Реферат/Короткий Реферат
The work presents the results of the investigation of the chemical and phase compositions, morphological and structural features of composite W|WC|C carbon nanomaterials obtained by electrolysis in chloride melts under the excess pressure of carbon dioxide at temperatures of 550 – 850 °C.
У роботі представлені результати дослідження хімічного і фазового складів, морфологічних і структурних особливостей вуглецевих композитних W|WC|C наноматеріалів, отриманих електролізом хлоридних розплавів під надлишковим тиском вуглекислого газу при температурах 550–850 °С.
В работе представлены результаты исследования химического и фазового составов, морфологических и структурных особенностей композитных углеродных W|WC|C наноматериалов, полученных электролизом хлоридных расплавов под избыточным давлением углекислого газа при температурах 550–850 °С.
BAROMEMBRANE METHODS FOR SEPARATION OF DISILLERY STILLAGE
Zmievskii Y.G.1, Dzyazko Yu.S.2, Kornienko L.V.1, Zaharov V. V.1, Ustinov O.A.1, Myronchuk V.G.1
1National University of food technologies
2V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
yrazm@meta.ua
Complex processing of grain distillery stillage is actual problem from the point of view of ecology and economics, since a solution of this task gives a possibility to avoid discharge of waste water to sources of water supply on the one hand and obtain commercial products on the other hand [1]. Baromembrane separation is the most commonly used method for processing of corn distillery [2]. In order to prevent fouling, polymer membranes are hydrophilized modified with particles of inorganic ion-exchangers [3]. The aim of the investigation was to establish and compare the mechanism of fouling for polymer and composite membranes. The research involves polyethyleneterephthalate track microfiltration membrane as a polymer matrix. An UPM-10 polymer ultrafiltration separator as well as a KS-C reverse osmosis membrane were also used. The track microfiltration membrane was modified with aggregates of nanoparticles of zirconium hydrophosphate, the materials were examined with a method of scanning electron microscopy. The pressure test was performed using deionized water as a working liquid. Corn distillery was filtered at 1-4 bar and 60 °C. The models of pore blockage, pore constriction and cake formation were applied, particularly to water filtration through the composite membrane. Pore blockage and pore constriction were shown to be possible during pressure test at 60oC, this can be caused by transformation of porous structure of the polymer and fragmentation of the modifier. Regarding corn distillery, the composite membrane demonstrates higher stability against fouling than the pristine separator. Depending on time of filtration, the composite material obeys Darcy's law or shows the maximal flux at 3 bar. The flux of permeate through the pristine membrane decreases with pressure growth due to accumulation of organics. A linear increasing of productivity under similar conditions is characterized for modified membranes. It means that substances, which polluted the membranes, have a smaller hydrodynamic resistance. The mechanism of pore blockage is valid both for the pristine and composite membranes. Increasing in pressure enhances pore constriction (pristine membrane) and cake formation (all separators). Composite membranes have higher resistance to fouling that allows to use smaller amount of chemicals for regeneration, reduce time of regeneration and volume of wastewater. The inorganic ion-exchanger allows us to improve stability against fouling with components of corn distillery: no fouling has been found at 1 bar. In order to prevent blockage under higher pressure and facilitate the membrane cleaning, location of ZHP particles just near the outer surface is necessary. Organic-inorganic membranes can be applied to other objects of food industry, especially under room and lower temperatures.
As a result of the filtration process at 1-4 bar, the concentrate of grain stillage that contains 20% of dry matter have been obtained. The liquid of the concentrate solution can be evaporated to obtain dry products, which can be returned back to the technological process or to sell. The permeate solution can be used for further post-purification using reverse osmosis. This method allows us to remove about 100 % of dry matters. The permeate is pure water for equipment washing, the concentrate contains low-molecular substances, which cannot rejected during ultrafiltration. The hardware-technological scheme, which involves sequential processes of ultrafiltration and reverse osmosis, has been proposed (see Figure).
Figure. The hardware-technological scheme of processing grain stillage: 1, 4, 7 – barrels; 2, 5, 8 – pumps; 3 – ultrafiltration installation; 6 – reverse osmosis installation; 28 – grain stillage after centrifugation, 29 – UF concentrate, 30 – UF permeate, 31 – RO permeate, 32 – RO concentrate.
This scheme allows us to reduce energy consumptions for baromembrane processing of grain stillage.
References
- Prodanovic J.M., Vasic V.M. Application of membrane processes for distillery wastewater purification—a review // Desalin. Water Treat., - 2013. - V. 51. - № 16-18, P. 3325–3334.
- Lapisova K., Vlcek R., Klozova J., Rychtera M., Melzoch K. Separation techniques for distillery stillage treatment // Czech J. Food Sci. - 2006. - V. 24. - № 6. - P. 261–267.
- Zmievskii Yu.G., Dzyazko Y.S., Myronchuk V.G., Rozhdestvenskaya L.M., Vilenskii A.I., Kornienko L.V. Fouling of polymer and organic-inorganic membranes during filtration of corn distillery // Ukr. Food J. - 2016. - V 5. - №4. - P. 739-747.
OZONATION OF NANOFILTRATIVE PERMEATE OF WHEY
Zakharov V.V.1, Rozhdestvenskaya L.M.2, Biletska I.M.1, Zmievskii Yu.G.1, Ustinov O.A.1
1National University of food technologies
2V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
saharoff.911@gmail.com
A new promising way to apply ozonation is processing of liquid wastes of food industry: they has to be purified from organic and bacterial contaminations. The purified solutions can be used further in technological processes, for instance, to obtain concentrate of mineral salts or to wash equipment. However, the oxidizing and bactericidal effect of ozone is rather complex. Before application of the ozonation process, it is necessary to investigate its effect on each product of waste processing. The purpose of this work was to study the effect of ozonation on nanofiltration permeate of milky whey.
The experimental stack is shown in the figure. The device involves an air dehumidifier (1), a rotameter (2) for airflow control, an ozonizer (3), the output of which is 0,25 g O3/h, a tank (4), the volume of which was 500 ml, foam trap (5), two Drexel glasses (6) and a vacuum-pump (7). Nanofiltration permeate of milky whey (400 ml) was used for the research, the velocity of the ozone-gas mixture was 3,25 l/min. The ozonation process was carried out during 10 min. The value of chemical oxygen demand (COD) was determined by the Kubel method. The amount of ozone was determined by iodometry.
Figure. Scheme of experimental stack for ozonation.
Treatment of nanofiltration permeate with ozone allowed one to improve organoleptic parameters of liquid wastes, particularly turbidity and odor disappeared. After the ozonation process followed by sorption of oxidized substances on activated cabon, the COD index for nanofiltration permeate of milky whey reduces from 11400 to 448 mg O2/l, i.e. down to maximum allowable concentration.
Since the obtained solutions contain very small amount of organic impurities, they can be used for technological needs, such as washing of equipment and obtaining of salt concentrates by means of membrane processes.
Keywords/Ключевые Слова/Ключові Слова
ozone
organic pollution
ozone-gas mix
nanofiltration permeate of whey
озон
органическое загрязнение
озоно-газовая смесь
нанофильтрационный пермеат молочной сыворотки
озон
органічне забруднення
озоно-газова суміш
нанофільтраційний пермеат молочної сироватки
Short Abstract/Краткий Реферат/Короткий Реферат
The nanofiltration permeate of the whey was treated with an ozone-gas mixture and passed through the layer of activated charcoal. The total content of organic impurities in the treated solution decreased by 96%.
Нанофильтрационных пермеат молочной сыворотки подвергался обработке озоно-газовой смесью и пропускался через слой активированного угля. Общее содержание органических примесей в обрабатываемом растворе уменьшился на 96%.
Нанофільтраційний пермеат молочної сироватки піддавався обробці озоно-газовою сумішшю та пропускався крізь шар активованого вугілля. Загальний вміст органічних дому шоу у оброблюваному розчині зменшився на 96%.
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТЕТРАМЕТИЛАМОНІЙ БІС(САЛІЦИЛО)БОРАТА
Діамант В.А.
Відділ хімічного та інформаційного аналізу
carbon.h.4@gmail.com
Методом обмінних реакцій в лужному средовищі синтезована сіль тетраметиламмоній біс(саліцило)борату. Чистота зразків і їх структура охарактеризовані за даними термогравіметричного аналізу і ЯМР. Методами циклічної вольтамперометрії (ЦВА) та спектроскопії електрохімічного імпедансу визначені електрохімічна стабільність (рис. 1) і електропровідність розчинів тетраметиламмоній біс(саліцило)борату в ацетонітрилі та пропіленкарбонаті (рис. 2).
Рис. 1. ЦВА електроліту 0.6 M Me4NBSB:LiBSB (20:1) в пропіленкарбонаті. Робочий електрод – Pt, t=20 °C. Швидкість розгортки, мВ/с: 1 -20; 2 – 10; 3 – 5; 4 – 1; 5 – 0.5.
Запропонований механізм провідності електроліту. Висока симетрія розподілу заряду має нівелювати концентраційну залежність електропровідності біс(саліцилато)борату. Так при концентрації, близькій до насичення (0,75 М в ацетонітрилі), електропровідність тетраетиламоній біс(саліцилато)борату практично не відрізняється від його електропровідності при розведенні (рис. 2).
Рис. 2. Залежність електропровідності біс(саліцилато)борату тетраметиламонія в ацетонітрилі (1 – 0.75 М; 2 – 0.5 М) і пропіленкарбонаті (3) від температури
Зміна природи, а, отже, і фізико-хімічних властивостей розчинника призводить до зниження електропровідності. Зменшення електропровідних властивостей симбатно сумі коефіцієнтів констант асоціації і діелектричної проникності розчинників (табл. 1).
Таблица 1. Зміна констант асоціації і діелектричної проникності розчинників, що використовувались.
| Розчинник | Константа асоціації | Діелектрична проникність |  | δ1/δ2 |
| Ацетонітрил (1) | 19300 | 36 | 3,98 | 4 |
| Пропіленкарбонат (2) | 8870 | 65 |
Сукупність властивостей отриманого електроліту і його розчинності в досліджуваних розчинниках підтвердила перспективність використання тетраметиламонію біс(саліцило)борату в апротонних розчинниках для суперконденсаторів.
СИНТЕЗ І ВЛАСТИВОСТІ ФЕРОМАГНІТНИХ МАТЕРІАЛИ ЗІ СТРУКТУРОЮ ШПІНЕЛІ ТА КОМПОЗИЦІЙНИХ СТРУКТУР НА ЇХ ОСНОВІ
Федорчук О.П., Солопан С. О.
Відділ хімії твердого тіла
solopan@ukr.net
Надвисокочастотні феромагнітні матеріали в даний час є об’єктом значного наукового та технічного інтересу, оскільки займають надзвичайно важливе місце при розробці різноманітних пристроїв для сучасних систем зв’язку і радіолокації. Використання НВЧ феримагнітних матеріалів дозволяє вирішувати проблеми мікромініатюризації, підвищення надійності та чутливості роботи різноманітних систем зв’язку і радіолокації, забезпечити розв’язку елементів генерації з системами передачі (прийому) сигналів і т.д. В той же час подальший прогрес в цій області в вирішальній мірі залежить від розробки нових високоефективних матеріалів, а також встановлення природи діелектричних і магнітних втрат в феримагнітних матеріалах та можливостей досягнення заданих параметрів шляхом підбору хімічного складу та умов синтезу вказаних матеріалів. Саме розробка методів синтезу і дослідження можливостей керування параметрами феримагнітних НВЧ матеріалів представляє значний науковий і практичний інтерес.
Метою роботи був синтез феримагнітних НВЧ матеріалів на основі складних оксидів заліза та нікелю зі структурою шпінелі NiFe2O4, з частковим катіонним заміщенням нікелю та заліза іншими елементами зокрема на Zn, Mn Cu, методом осадження з водних розчинів та методом твердофазних реакцій. Вивчення хімічних процесів, які протікають під час синтезу, а також їх вплив на фізико-хімічні властивості та розробка композиційних структур на основі синтезованих наночасток.
Синтезовано серію феромагнітних матеріалів на основі складних оксидів заліза та нікелю зі структурою шпінелі методом сумісного осадження прекурсорів. Для порівняння властивостей проведено синтез відповідних складів НВЧ феритів методом твердофазних реакцій. Проведено дослідження хімічних перетворень в процесі синтезу та їх вплив на електромагнітні характеристики (4πMs, ε, tgδ, ΔH) в надвисокочастотному діапазоні (зокрема, на частоті 9.4 ГГц).
Встановлено вплив температури попередньої термообробки (500-800°С) на розміри одержаних часток порошків, синтезованих різними методами, їх фазовий склад та намагніченість насичення. Показано, що температура синтезу порошків в подальшому впливає на густину кераміки, а також її електрофізичні властивості в НВЧ діапазоні.
Показано можливість створення композиційних резонансних елементів на основі синтезованих наночасток які наносились в вигляді плівки на діелектричні резонатори. Встановлено, що за допомогою магнітного поля можна керувати частотою діелектричного резонансу в таких композиційних структурах.
ВПЛИВ СРІБЛА ПРИ ФОРМУВАННІ ОБОЛОНКОВИХ НАНОКОМПОЗИТІВ Fe3O4 @ Ag0 НА ЕЛЕКТРОВІДНОВЛЕННЯ КИСНЮ
Крупеннікова О.С.1, Пірський Ю.К.1, Долинський Г.А.2, Лавриненко О.М.2
1 Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2 Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
sanaa@ukr.net
Різноманітні нанорозмірні матеріали в даний час є об'єктом підвищеного інтересу вчених усього світу з огляду на перспективи їх використання в різних галузях науки і техніки. Зокрема, поширюються дослідження щодо застосування в біології та медицині магніто-сприйнятливих нанокомпозитів на основі Fe3O4.
Метою цієї роботи було дослідити вплив оболонки, що була зформована при різних концентраціях срібла в рідкому середовищі, на катодне електровідновлення кисню нанокомпозитами Fe3O4 @ Ag0. Синтез оболонкових нанокомпозитів Fe3O4 @ Ag0 виконували методом, який був детально описаний раніше [1]. Електрохімічні дослідження проводили за допомогою "плаваючого" газодифузійного електроду в електрохімічній комірці з відокремленими катодними та анодними просторами при 20°С в розчині 1М KOH з використанням потенціостату PI-50-1.1.
Кути нахилу стаціонарних поляризаційних кривих ∂E/∂lgj для нанокомпозитів Fe3O4 @ Ag0, отриманих з використанням розчинів із вмістом Ag+ від 0,5 мг/л до 5,0 мг/л, лежать в межах: b1 = 0,057-0,058 В, b2 = 0,101-0,128 В. Для нанокомпозитів, сформованих при вмісті Ag+ від 10,0 мг/л до 20 мг/л – в межах: b1 = 0.067-0.090 В, b2 = 0.122-0.134 В. Найбільший обчислений струм обміну з величиною j0 = 1,7·10-2 А/г спостерігався для нанокомпозиту, що був отриманий при 20,0 мг/л Ag+. Найменші струми обміну спостерігалися для нанокомпозитів, що були отримані із розчинів з вмістом срібла до 10,0 мг/л.
Таким чином, на підставі електрохімічних кінетичних розрахунків обмінних струмів та кутів нахилу тафелевих залежностей зроблено висновок, що на поверхні оболонкових композитів Fe3O4 @ Ag0 реакція відновлення кисню відбувається в основному через утворення пероксиду водню. Ефект збільшення струмів обміну реакції електровідновлення кисню для матеріалів, отриманих при вмісті срібла 1,0 мг/л та 5,0 мг/л, ймовірно, обумовлений процесом включення срібла до кристаліту оксиду феруму, а подальше збільшення Ag0 на поверхні наночастинок магнетиту супроводжується формуванням нанокомпозитів у вигляді структури cоre-shell Fe3O4 @ Ag0.
Перелік посилань
1. O.M. Lavrynenko. Physicochemical properties of the FeFe2O4 & Ag0 nanocomposites formed on the steel surface contacting with AgNO3 water solutions in open-air system. NanoStudies 5, (2012), 27–40.
Title/Назва/Название
The influence of silver, when forming the shell nanocomposites Fe3O4 @ Ag0, on oxygen electroreduction
Вплив срібла при формуванні оболонкових нанокомпозитів Fe3O4 @ Ag0 на електровідновлення кисню
Влияние серебра, при формировании оболочечных нанокомпозитов Fe3O4 @ Ag0, на электровосстановление кислорода
Authors/Автори/Авторы
Krupennikova Oksana/Крупеннікова Оксана Сергіївна/ Крупенникова Оксана Сергеевна
Pirskyy Yuriy/Пірський Юрій Кузьмич/Пирский Юрий Кузьмич
Dolinskyi Gennadii/Долинський Геннадій Анатолієвич/Долинский Геннадий Анатольевич
Lavrynenko Olena/Лавриненко Олена Миколаївна/Лавриненко Елена Николаевна
Keywords/Ключові слова/Ключевые слова
Сore-shell nanocomposites
Argentum ions
Magnetite
Oxygen electroreduction
сore & shell нанокомпозити
катіони срібла
магнетит
електровідновлення кисню
сore-shell нанокомпозиты
ионы серебра
магнетит
электровосстановление кислорода
Short Abstract/Короткий реферат/Краткий реферат
The electrochemical properties of nanocomposites comprised of magnetite (Fe3O4) and silver (Ag0), which were formed on the steel surface contacting with AgNO3 water solutions in the open-air system were studied using oxygen electroreduction reactions. The reaction of oxygen reduction takes place mainly via the formation of hydrogen peroxide.
В реакції електровідновлення кисню вивчено електрохімічні властивості нанокомпозитів, складених з магнетиту (Fe3O4) і срібла (Ag0), що сформовані на поверхні сталі при контакті з водними розчинами AgNO3 у системі відкритого повітря. Показано, що реакція відновлення кисню здійснюється головним чином через утворення пероксиду водню.
В реакции электровосстановления кислорода изучены электрохимические свойства нанокомпозитов, состоящих из магнетита (Fe3O4) и серебра (Ag0), сформированных на поверхности стали при контакте с водными растворами AgNO3 в системе открытого воздуха. Показано, что реакция восстановления кислорода протекает в основном через образование пероксида водорода.
ЕЛЕКТРОХІМІЧНА СИСТЕМА ПОСТАЧАННЯ ТА АКУМУЛЮВАННЯ ЕНЕРГІЇ НА ОСНОВІ ВОДНЕВО-КИСНЕВОГО ПАЛИВНОГО ЕЛЕМЕНТА
Панчишин Т.М., Тупчієнко О.С., Пірський Ю.К.
Неструктурна лабораторія альтернативної електрохімічної енергетики
taras.if.ua@gmail.com
У світі сировинні та екологічні проблеми обумовлені характером процесів перетворення енергії в парогенераторах і двигунах внутрішнього згоряння, що використовуються в наш час [1]. Тому основним напрямком їх вирішення може бути перехід на інші способи перетворення енергії, наприклад, електрохімічний [2].
Метою роботи є розробка демонстраційного лабораторного комплекту для прямого перетворення енергії екологічно чистим електрохімічним способом в електричну, отримання водню, як носія енергії, його акумулювання та використання в паливних елементах.
Нами розроблено технологію виготовлення мембрано-електродних блоків для низькотемпературних воднево-кисневих паливних елементів і батарей на основі протонпровідних мембран та вдосконалених катодних і анодних електрокаталізаторів та розроблено на основі цієї технології демонстраційний лабораторний комплект, який складається з воднево-кисневого паливного елемента, електролізера, корисного навантаження у вигляді вентилятора та ємностей для збору і накопичення кисню та водню.
Показано, що розроблений воднево-кисневий паливний елемент в комплекті має потужність 50 мВт/см2 при напрузі 0,6 В та працює в лабораторних умовах без надлишкового тиску водню з робочою поверхнею мембранно-електродного блока 6,25 см2. Передбачається використання демонстраційного набору до курсу "Електрохімічна енергетика" для дослідження нових електродних матеріалів та електрохімічних систем водневої енергетики у вищих навчальних закладах для студентів електрохімічних спеціальностей або в середній школі на уроках фізики і хімії.
Перелік посилань
1. Козин Л.Ф., Волков С.В. Сучасна енергетика і екологія: проблеми і перспективи //Київ, Наукова думка, -2006, 775 с.
2. Юсти Э, Вензель А. Топливные элементы // Москва, Мир, -1964, 480 с.
ЕЛЕКТРОСИНТЕЗ НАНОРОЗМІРНИХ ЧАСТОК CDSE, CDTE І ZNSE ДЛЯ РК МАТРИЦІ НА ОСНОВІ КАПРИЛАТУ КАДМІЮ
Фоманюк С.С., С. С. Фоманюк, В.Н. Асаула, Г.Я. Колбасов Т.А. Мирная И.А., Русецкий.
Відділ електрохімії та фотоелектрохімії неметалічних систем
Foma7@ukr.net
ЕЛЕКТРОСИНТЕЗ НАНОРОЗМІРНИХ ЧАСТОК CdSe, CdTe І ZnSe ДЛЯ РК МАТРИЦІ НА ОСНОВІ КАПРИЛАТУ КАДМІЮ.
С. С. Фоманюк, В.Н. Асаула, Г.Я. Колбасов Т.А. Мирная И.А., Русецкий.
Відділ електрохімії та фото електрохімії неметалічних систем
Foma7@ukr.net
Колоїдні розчини (~ 0,3 моль / л) наночасток CdSe, CdTe або ZnSe були синтезовані електрохімічним методом з використанням екстракції в ксилол. Такі колоїдні розчини можна використовувати для отримання оптичних нанокомпозитів шляхом включення наночастинок CdSe, CdTe або ZnSe в рідкокристалічну матрицю на основі каприлату кадмію. З вимірювань спектрів поглинання і фотолюмінесценції було виявлено, що наночастинки CdSe, CdTe і ZnSe цієї структури мають широку смугу фотолюмінесценції (λmax = 450-500 нм) (рис.1, крива 1 для CdSe) при вузькому піку поглинання (λmax 350-420 нм ) (рис.1, крива 2 для CdSe), що може бути пов'язано з утворенням дефектів в наночастках змішаної кубічної / гексагональної структури [1,2].
Рисунок 1. Оптичні спектри поглинання (1) і фотолюмінесценції (2) колоїдного розчину (10-2 моль / л) наночастинок CdSe в ксилолі. Рисунок 2. Спектри поглинання (1) і фотолюмінесценції склоподібної мезофази каприлату кадмію з (6 мол.%) наночасток CdSe.
На рисунку 2 в плівки рідкокристалічного композиту каприлату кадмію з 6 моль. % наночасток CdSe спостерігається зсув спектру поглинання в УФ область (рисунок. 2) в порівнянні з колоїдним розчином (рисунок 1) показує що в концентрованих колоїдних розчинах відбувається агломерація наночастинок. Таким чином, рідкокристалічні нанокомпозити перешкоджають процесам агломерації наночасток, що необхідно при їх використанні в оптичних системах.
Перелік посилань
1. Chen X., Hutchison J.L., Dobson P.J., Wakefield G., A one-step aqueous synthetic route to extremely small CdSe nanoparticles // J. Colloid and Interface Sci.– 2008. – Vol. 319 – P. 140-143.
2. Singh P.K., Sharma P., Synthesis of CdS nanoparticles with enhanced optical properties // Materials Characterization – 2011. – Vol. 62. – P.43-52.
ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ СУПЕРСПЛАВІВ NI&NDASH;RE
Білик С.В., Берсірова О.Л., Зайченко В.М.
Відділ електрохімічного матеріалознавства та електрокаталізу
bsvserg05@ukr.net
Електролітичні сплави нікелю з ренієм, вольфрамом та молібденом є перспективними матеріалами із надзвичайно цінними характеристиками. Залежно від співвідношення металів у суперсплаві змінюється спектр функціональних властивостей покривів і галузі їх застосування – вони можуть бути використані як антикорозійні, тверді і зносостійкі, матеріали для герметичних контактів, магнітних мікросенсорів, у пристроях запису інформації, як електрокаталітичні матеріали [1–2]. До того ж, широке застосування ренієвих сплавів грунтується на так званому “ренієвому ефекті”: наявність ренію у сплаві одночасно підвищує його міцність і пластичність.
Мета роботи – електрохімічне одержання покривів Ni–Re із різним співвідношенням металів у сплаві та структурою поверхні для подальшого дослідження їх електрокаталітичних властивостей.
Для аналізу складу і структури поверхні покривів застосовували методи РСА, РФС, СЕМ із EDX-аналізом), для вивчення кінетики та механізму електрохімічних процесів – ВАМ, імпедансну спектроскопію, рН-метрію.
Проведено дослідження процесу осадження сплавів Ni–Re з сульфаматного та цитратного електролітів при різних густинах струму (0,3–5,0 А·дм-2) та температурах (15–60оС). Встановлено, що регулювання вмісту ренію можливе за рахунок зміни параметрів: pH, температури, концентрації компонентів, насамперед, перренату калію у розчині електроліту та густини струму електросадження. Вміст ренію у сплаві коливається у межах 10-95% (ваг.), при виході за струмом 15–99%. Якісні нанокристалічні покриття з високим вмістом ренію можна одержати з цитратного електроліту при: j=1–3 А·дм-2, t=30–600C.
Вивчено вплив напряму силових ліній магнітного поля на склад та структуру при електроосадженні сплавів Ni–Re. Для цього використовували електромагнітну установку із силою магнітного поля до 0,8 Тл. Зразки отримували при різній орієнтації катоду щодо напряму силових ліній магнітного поля. Виявлено суттєвий вплив магнітного поля та введення додаткових комплексоутворювачів на структуру та склад отриманих покривів Ni–Re, що показує більш широкі можливості проведення їх керованого синтезу.
References/ Перелік посилань / Литература
1. Eliaz N., Gileadi E. Induced codeposition of alloys of tungsten, molybdenum and rhenium with transition metals. Modern Aspects of Electrochem . - New York: Springer, 2008.
2. Zabinski P., Franczak A., Kowalik R. Electrocatalytically active Ni–Re binary alloys electrodeposited with superimposed magnetic field // Archives of metallurgy and materials. - 2012. - 57, № 2. - P. 495 – 501.
Title/Назва/Название
Electrodeposition of functional Ni–Re superalloys.
Електроосадження функціональних суперсплавів Ni–Re.
Электроосаждение функциональных суперсплавов Ni-Re.
Authors/Автори/Авторы
Bilyk Sergii Volodymirovich/ Білик Сергій Володимирович/ Билык Сергей Владимирович
Bersirova Oksana Leonidivna/ Берсірова Оксана Леонідівна/ Берсирова Оксана Леонидовна
Zaichenko Volodymyr Mykolayovich/ Зайченко Володимир Миколайович/ Зайченко Владимир Николаевич
Keywords/ Ключові Слова/Ключевые Слов
nickel-rhenium alloy
electrodeposition
sulfamate electrolyte
citrate electrolyte
electrocatalysis
сплав нікель–реній
електроосадження
сульфаматний електроліт
цитратний електроліт
електрокаталіз
сплав никель–рений
электроосаждение
сульфаматный электролит
цитратный электролит
электрокатализ
Short Abstract/ Короткий Реферат/ Краткий Реферат
In this paper, Ni-Re alloys from sulfamate and citrate electrolytes are synthesized at current densities of 0,3–5,0 А·dm-2 and a temperature of 15-60 °C, a well as when a magnetic field is applied. The main regularities of the influence of conditions and parameters of Ni-Re alloys electrochemical synthesis on qualitative and quantitative composition of deposits and coatings structure are established.
В даній роботі синтезовано сплави Ni–Re з сульфаматного та цитратного електролітів при густинах струму 0,3–5,0 А·дм-2 та температурі 15–60 оС, а також за умов накладання магнітного поля. Встановлено основні закономірності впливу умов та параметрів електрохімічного синтезу сплавів Ni–Re на якісний та кількісний склад та структуру покривів.
В данной работе синтезированы сплавы Ni-Re из сульфаматных и цитратных электролитов при плотностях тока 0,3-5,0 А·дм-2 и температуре 15-60°С, а также при наложении магнитного поля. Установлены основные закономерности влияния условий и параметров электрохимического синтеза сплавов Ni-Re на качественный и количественный состав и структуру покрытий.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННОГО ДИОКСИДА ОЛОВА
Милованова О.И., Малеваный С.М., Панов Э.В.
Відділ електрохімії та фотоелектрохімії неметалічних систем
mylovanovaolya@gmail.com
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННОГО ДИОКСИДА ОЛОВА
Милованова О.И., Малеваный С.М., Панов Э.В.
Отдел электрохимии и фотоэлектрохимии неметаллических систем
mylovanovaolya@gmail.com
Газовые сенсоры на основе диоксида олова (SnO2) одни из самых распространённых среди коммерческих сенсоров благодаря своей простоте, надежности, небольшой стоимости и высокой газовой чувствительности. Но недостатком таких сенсоров является невысокая селективность при анализе смеси газов. Для улучшения селективности в процессе синтеза SnO2 допируют металлами или их оксидами, изменяя функциональные свойства материала за счет формирования специфических центров адсорбции газовых молекул на SnO2/М, где М – допант.
Образцы SnO2, модифицированные различными допантами (платина, палладий, оксид молибдена) получали с помощью синтеза в нитратных расплавах. Из синтезированных образцов методом «screen-printing» были получены толстые пленки для исследования газовой чувствительности.
Данные рентгенофазового анализа показали, что порошки имеют одну кристаллическую фазу, соответствующую структуре касситерита. Рассчитанный по формуле Шеррера средний размер кристаллитов составляет 5-30 нм в зависимости от состава порошка. ТЕМ-изображения свидетельствуют о слабой агломерированности образцов и подтверждают их наноразмерность. Качественный и количественный состав образцов подтвержден результатами зондового анализа.
Исследование газовой чувствительности (S) показало, что при допировании SnO2 платиной происходит увеличение S в 5,5 и 3,5 раза для этанола и ацетона соответственно по сравнению с чистым SnO2. Допирование оксидом молибдена увеличивает чувствительность в 7-11 раз и 3,5-5 раз соответственно для паров этанола и ацетона концентрацией 350 ppm. Совместное допирование платиной и палладием приводит к возрастанию чувствительности от 2 до 15 и от 1,5 до 9 с ростом концентрации паров этанола и ацетона соответственно.
Таким образом, был обнаружен синергетический эффект совместного допирования для образцов SnO2/Pt, Pd. Можно предположить, что кластеры Pd инициируют спилловер-эффект и диссоциативную хемосорбцию молекулы О2, что в итоге приводит к формированию О–покрытия на SnO2, а платина выступает как стандартный катализатор окисления простых органических соединений. При этом обычно принимающая в этом участие форма кислорода О2– заменяется более активной О–, что приводит к увеличению чувствительности.
БУДОВА РЯДУ КОМПЛЕКСІВ ЕСТЕРІВ АЦЕТООЦТОВОЇ КИСЛОТИ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ПРИРОДИ КОМПОНЕНТІВ РЕАКЦІЙНОГО СЕРЕДОВИЩА
Штоквиш О.О., Коваль Л.І., Дьяконенко В.В., Пехньо В.І.
Відділ хімії комплексних сполук
olej@meta.ua
Координаційні сполуки β-дикетонів та естерів ацетооцтової кислоти, знайшли застосування для каталізу різноманітних органічних реакцій, у процессах MOCVD, а також як додатки у складі тонерів. Комплекси Кобальту Нікелю та Цинку здатні впливати на процеси окиснення органічних субстратів, що широко вивчається і знаходить застосування у промислових процесах. Комплеси з β‑кетоестерами досліджувались значно менше, ніж з β‑дикетонами. При цьому, похідні ацетооцтової кислоти є зручними у синтетичному плані: можуть бути модифіковані без зміни хелатуючого центру, шляхом переестерифікації в одну стадію; екологічно-прийнятними: можуть бути синтезовані зі сполук природного походження і у порівнянні з ацетилацетоном, є менш токсичними, а сама ацетооцтова кислота метаболізується мікроорганізмами.
За розробленою методикою, що дозволяє одержувати координаційні сполуки у монокристалічному стані, синтезовано 19 нових комплексів Co(II), Ni(II) і Zn(II) на основі естерів ацетооцтової кислоти та вищих вторинних або третинних спиртів, серед яких моно- та змішанолігандні. Аналіз даних РСА для цих сполук та літературних даних РСА для їх аналогів, дозволяють зробити висновок, що кількість металоцентрів у таких комплексах, незалежно від природи металу чи будови спиртового залишку, визначається наявністю у реакційній суміші компонентів, здатних виступати додатковими лігандами та їх донорними властивостями (рис.1).
Рисунок 1. Залежність будови комплексів від умов синтезу
Title/Назва/Название
The structure of the series of acetoacetic acid esters complexes depending on reaction media components.
Будова ряду комплексів естерів ацетооцтової кислоти в залежності від природи компонентів реакційного середовища.
Строение ряда комплексов эфиров ацетоуксусной кислоты в зависимости от природы компонентов реакционной среды.
Authors/Автори/Авторы
Shtokvysh O.O., Koval L.I., Dyakonenko V.V., Pekhnyo V.I.
Штоквиш О.О., Коваль Л.І., Дьяконенко В.В., Пехньо В.І.
Штоквиш О.О., Коваль Л.И., Дьяконенко В.В., Пехньо В.И.
Keywords/Ключові слова/Ключевые слова
coordination compounds
Co, Ni, Zn
acetoacetic acid esters
nuclearity
X-ray diffraction
координаційні сполуки
Co, Ni, Zn
естери ацетооцтової кислоти
ядерність
рентгеноструктурний аналіз
координационные соединения
Co, Ni, Zn
эфиры ацетоуксусной кислоты
ядерность
рентгеноструктурный анализ
Short Abstract/Короткий реферат/Краткий реферат
The 19 novel Co(II), Ni(II) and Zn(II) complexes based on acetoacetic acid esters of secondary or tertiary alcohols have been synthesized and characterized by XRD study. It is shown, that nuclearity of obtained complexes depends on donor properties of reaction media components, which are capable of additional coordination.
Синтезовано і охарактеризовано методом РСА 19 нових комплексів Co(II), Ni(II) і Zn(II) на основі естерів ацетооцтової кислоти та вторинних або третинних спиртів. Показано, що ядерність одержаних комплексів залежить від донорних властивостей компонентів реакційного середовища, здатних до додаткової координації.
Синтезированы и охарактеризованы методом РСА 19 новых комплексов Co(II), Ni(II) и Zn(II) на основе эфиров ацетоуксусной кислоты и вторичных или третичных спиртов. Показано, что ядерность полученных комплексов зависит от донорных свойств компонентов реакционной среды, способных к дополнительной координации.
СИНТЕЗ ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫХ МАКРОЦИКЛИЧЕСКИХ ЛИГАНДОВ-ТЕМПЛАТОВ ДЛЯ ДИЗАЙНА УПОРЯДОЧЕННЫХ СТРУКТРУР
Селін Р.О., Варзацький О.А.
Неструктурна лабораторія макроциклічних сполук і гібридних структур
selin.roman.oleksandrovich@gmail.com
Нами було вперше синтезовано серію поліефірних подандів з кінцевими функціональними ароматичними групами (I) з метою їх використання як темплатів для синтезу краун, аза, тіокраунестерів (II -VII) та гібридних краун-клатрохелатів (IIX - IX) (n = 1-4) (Рисунок).
Рисунок. Схема синтезу синтезу краун, аза, тіокраунестерів та гібридних краун-клатрохелатів.
Інтерес до синтезу хелатуючих подандів обумовлений можливістю використання їх для транспорту іонів металів в радіофармацевтиці. А гибридні краун-клатрохелати синтезовані для дослідження їх хіроптичних властивостей, обумовленних наявністю в одній молекулі клатрохелатного «репортера», що має бістабільну оптично активну конформацію, та іон селективного рецептора – краун-ефірного фрагмента. Тому ми припускаємо можливість створення на основі таких молекул хірооптичних зондів, які в результаті супрамолекулярних взаємодій з хіральними амінами, залишками лізину, або агрініну білкових молекул будуть проявляти взаємодії в ED спектрах, появою ліній в оболасті ППЗ клатрохелату 500-550 нм. і будуть придатні для структурного дослідження протеїнів, та для аналізу оптично-активних фармацептичних препаратів.
стендовые доклады
ТЕРМІЧНА СТАБІЛЬНІСТЬ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОГО НАНОКРИСТАЛІЧНОГО КАРБІДУ ВОЛЬФРАМУ WC
Кулешов С.В., Новоселова І.А., Омельчук А.О., Савчук Р.М., Биков В.М.
Відділ електрохімії та технології неорганічних матеріалів
sergiykuleshov@gmail.com
Визначення стабільності до кисню повітря при нагріванні нанопорошків карбіду вольфраму є необхідною умовою їх цілеспрямованого застосування у виробництві твердих сплавів і виготовленні електродів для електрокаталізу.
Мета цієї роботи – встановити вплив температури на морфологію та фазовий склад монокарбіду вольфраму (WC) при відпалі на повітрі в інтервалі температур 20–900 °С.
Методом диференціального термічного і диференціального термогравіметричного аналізу (ДТА–ДТГ) вивчено окислення електролітичних нанопорошків WC одержаних методом високотемпературного електрохімічного синтезу (ВЕС) [1] з середнім розміром зерен 10–15 нм на повітрі зі швидкістю нагріву 10 °/хв. Досліджено також зміну складу (метод РФА) і морфології (метод СЕМ) порошків в результаті часткового і повного окислення.
Визначені наступні параметри окислювальної стабільності WC:
- температура початку окислення, Тп – 410 °С;
- температура кінця окислення, Тк – 680 °С;
- максимальна швидкість окислення,Voк – 0,0126 мг/хв;
- ступінь перетворення (ступінь окислення) порошків до WO3 в інтервалі температур до 900 °С, α – 100%
Виходячи із даних ДТГ та розрахунків по рівняннях реакцій (1) та (2) встановлено, що в продуктах міститься близько 3,5% вільного вуглецю.
WC(тв) + 5/2O2(г) = WO3(тв) + CO2(г) (1)
C(тв) + O2(г) = CO2(г) (2)
Одержаний методом ВЕС WC складається з нанорозмірних голчастих структур, які об’єднуються в конгломерати. Зверху ці частинки вкриті вуглецевою «шубою», згорнуті в голчасту структуру, схожу на кактус. Після відпалу при температурі 400 °С на повітрі відбувається окиснення вуглецю і морфологія продукту радикально змінюється. Голчасті структури приймають форму викривлених пелюсток, об'єднуються між собою та утворюють структуру, що нагадує бутони квітів.
Перелік посилань
- Новоселова І.А., Кулешов С.В., Федоришена О.М., Биков В.М. Електрохімічний синтез карбідів вольфраму в сольових розплавах для електрокаталізу // Укр. хім. журн. – 2016. – Т. 82, № 11. – С. 67–76.
Title/Назва/Название
Thermal stability of electrolytic powders of nanocrystalline tungsten carbide WC
Термічна стабільність електролітичного нанокристалічного карбіду вольфраму WC
Термическая стабильность электролитического карбида вольфрама WC
Authors/Автори/Авторы
Kuleshov S.V., Novoselova I.A., Omelchuk A.O., Savchuk R.M., Bykov V.M.
Кулешов С.В., Новоселова І.А., Омельчук А.О., Савчук Р.М., Биков В.М.
Кулешов С.В., Новоселова И.А., Омельчук А.О., Савчук Р.Н., Быков В.Н.
Keywords/Ключевые Слова/Ключові Слова
nano-sized powders of tungsten carbides
oxidation stability parameters
high-temperature electrochemical synthesis
differential thermal analysis
differential thermal gravimetry
нанорозмірні порошки карбіду вольфраму
параметри окислювальної стабільності
високотемпературний електрохімічний синтез
диференціальний термічний аналіз
диференціальна термічна гравіметрія
наноразмерные порошки карбида вольфрама
параметры окислительной стабильности
высокотемпературный электрохимический синтез
дифференциальный термический анализ
дифференциальная термическая гравиметрия
Short Abstract/Краткий Реферат/Короткий Реферат
The oxidation of electrolytic nanopowders of tungsten monocarbide with an average grain size of 10–15 nm in the temperature range 20–900 °C in air was studied by methods of differential thermal thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and SEM. Changes in the composition and morphology of the powders as a result of partial and complete oxidation were also studied. It was established that the WC needle structures acquire a "bud-like" view as a result of annealing in air at 400 °C for 1 h.
Методами диференціального термічного термогравіметричного аналізу, рентгенівської дифракції та СЕМ вивчено окислення електролітичних нанопорошків монокарбіду вольфраму з середнім розміром зерен 10–15 нм в інтервалі температур 20–900 °С на повітрі. А також зміну складу і морфології порошків в результаті часткового і повного окислення. Встановлено, що в результаті відпалу на повітрі при 400 °С протягом 1 год. голчасті структури WC набувають «бутон-подібну» морфологію.
Методами дифференциального термического термогравиметрического анализа, рентгеновской дифракции и СЭМ изучено окисление электролитических нанопорошков монокарбида вольфрама со средним размером зерен 10-15 нм в интервале температур 20–900 °С на воздухе. А также изменение состава и морфологии порошков в результате частичного и полного окисления. Установлено, что в результате отжига на воздухе при 400 °С в течение 1 ч. игольчатые структуры WC приобретают «бутон-образную» морфологию.
СТВОРЕННЯ НЕОРГАНІЧНИХ CORE/SHELL НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВІ МАГНІТНИХ НАНОЧАСТИНОК (La,Sr)MnO3
Шлапа Ю.Ю., Солопан С. О.
Solid state chemistry department
yuliashlapa@ukr.net
Унікальні властивості нанорозмірних феромагнітних матеріалів роблять їх перспективними для можливого використання в різних галузях техніки, а також медицини, зокрема, в магнітній гіпертермії [1, 2]. Магнітна гіпертермія – локальний нагрів онкологічних пухлин при дії змінного магнітного поля до 43–45°С. Однак до таких наночастинок висувається ряд вимог: малі розміри, слабка агломерація, однодоменність та суперпарамагнітні властивості, а головне вони повинні ефективно нагріватися при дії змінного магнітного поля до необхідних температур (43–45°С) та бути біосумісними. Останнім часом особливу увага приділяється манганітам лантану-стронцію зі структурою деформованого перовськіту, в яких температура Кюрі може змінюватися в діапазоні 20–70°С, і температуру нагріву можна контролювати автоматично. Однак для утворення цих частинок в кристалічному стані необхідна обов’язкова термообробка, що може призводити до агломерації наночастинок. Актуальною є розробка core/shell наноструктур на основі феромагнітних наночастинок та неорганічних модифікаторів, які характеризувалися б відсутністю магнітних властивостей та були гарними сорбентами. По-перше, це може дозволити зменшити агломерацію між окремими частинками за рахунок наявності на їх поверхні інертної немагнітної оболонки, а також прививати поверхню сорбційної оболонки наноструктур лікарських препаратів для проведення комплексної терапії злоякісних пухлин.
Тому метою даної роботи була розробка core/shell наноструктур на основі феромагнітних наночастинок (La,Sr)MnO3, синтезованих золь-гель методом, та силіцій оксиду та дослідження їх властивостей.
Core/shell структури типу (La,Sr)MnO3/SiO2 синтезували методом пошарового нанесення оболонки SiO2. При цьому поверхню наночастинок спочатку функціоналізували гідроксильними групами – OH з подальшим послідовним нанесенням 3-х шарів SiO2, джерелом якого слугував тетраетоксисилан.
Поява аморфного галло на малих кутах 2Θ рентгенограми цих наноструктур вказує на наявність шару SiO2 на поверхні частинок. Одержані результати підтверджуються даними ТЕМ-мікроскопії. З відповідних ТЕМ-зображень було розраховано середні розміри наноструктур, які становлять ~ 40 – 45 нм, а товщина оболонки становить ~ 5 нм.
Рисунок. Результати РФА для наночастинок LSMO (1) та core/shell структур LSMO/SiO2 на їх основі (2) (а) та ТЕМ-зображення core/shell структур LSMO/SiO2.
В результаті магнітних досліджень встановлено, що наявність оболонки SiO2 влпиває на магнітні властивості. Зокрема, намагніченість таких наноструктур порівняно з вихідними магнітними частинками (La,Sr)MnO3 дещо нижча, що пов’язано із зменшенням масової частки магнітної фази.
Перелік посилань
- Bubnovskaya L., Belous A., Solopan S., Kovelskaya A., Bovkun L., Podoltsev A., Kondratenko I., Osinsky S. Magnetic fluid hyperthermia of rodent tumors using manganese perovskite nanoparticles // J. Nanoparticles – 2014. – Vol. 2014. – P. 278761.
- Hedayatnasab Z., Abnisa F., Wan Daud W. M. A. Review on magnetic nanoparticles for magnetic nanofluid hyperthermia application // Mater. Des. – 2017. – Vol. 123. – P. 174-196.
Title/Назва/Название
Development of the inorganic core/shell nanostructures based on (La,Sr)MnO3 magnetic nanoparticles
Створення неорганічних core/shell наноструктур на основі магнітних наночастинок (La,Sr)MnO3
Создание неорганических core/shell наноструктур на основе магнитных наночастиц (La,Sr)MnO3
Authors/Автори/Авторы
Shlapa Yuliia Yuriivna/Шлапа Юлія Юріївна/Шлапа Юлия Юрьевна
Solopan Serhii Olexandrovych/Солопан Сергій Олександрович/Солопан Сергей Александрович
Keywords/Ключові слова/Ключевые слова
Magnetic nanoparticles
Manganite
Core/shell nanostructures
Hyperthermia
Магнітні наночастинки
Манганіт
Core/shell наноструктури
Гіпертермія
Магнитные наночастицы
Манганит
Core/shell наноструктуры
Гипертермия
Short abstract/Короткий реферат/Краткий реферат
(La,Sr)MnO3 nanoparticles were synthesized via sol-gel method. Based on them (La,Sr)MnO3/SiO2 core/shell structures were developed using “layer-by-layer” method. It was shown that such approach allowed decreasing the particles agglomeration, their average sizes are in the range of 40-45 nm and the shell thickness is ~ 5 nm.
Було синтезовано наночастинки манганіту (La,Sr)MnO3 золь-гель методом та розроблено на їх основі core/shell структури з оболонкою SiO2 методом пошарового нанесення. Показано, що такий підхід дозволяє зменшити агломерацію наночастинок, їх середні розміри становлять 40-45 нм, а товщина оболонки ~ 5 нм.
Наночастицы манганита (La,Sr)MnO3 синтезировали золь-гель методом, и на их основе разработали core/shell наноструктуры типа (La,Sr)MnO3/SiO2 методом послоевого нанесения. Показано, что такой подход позволяет уменьшить агломерацию наночастиц, их средние размеры становят 40-45 нм, а толщина оболочки ~ 5 нм.
СИНТЕЗ ТА ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАНОКОМПОЗИТУ LiFePO4/С
Галагуз В.А.
Відділ електрохімії та фотоелектрохімії неметалічних систем
vgalaguz@ukr.net
Літійферумфосфат є одним з найбільш ефективних матеріалів катоду комерційного літій-іонного акумулятора. Два основних недоліки цього матеріалу – низькі електронна провідність та коефіцієнт дифузії Li+ перешкоджають його комерціалізації. Їх можливо мінімізувати шляхом формування мікроструктури зерна LiFePO4 для зменшення шляху дифузії іонів Li+ і зниження контактного електроопору між зернами. Перше можливе за рахунок переходу до нанорозмірного LiFePO4, друге – при покритті частинок LiFePO4 вуглецем. Не дивлячись на велику кількість досліджень, що направлені на покращення характеристик LiFePO4, вищезгаданими прийомами, ця проблема в повній мірі не вирішена. Це спонукало нас запропонувати низькотемпературний метод синтезу, що дозволяє отримати одразу нанокристалічний LiFePO4 зі структурою олівіну, оминаючи стадію довготривалого вискокотемпературного відпалу.
Отримання літійферумфосфату ґрунтується на взаємодії NH4FePO4 з CH3COOLi в рідиннофазному середовищі розплаву холін хлориду та диетиленгліколю. Синтез проводили в кварцовому реакторі впродовж 1-8 годин при 230 ºС. Отримані порошки змочували розчином яблучної кислоти, висушували та відпалювали (650 ºС, 1 година) для отримання вуглецевого покриття на поверхні зерна LiFePO4. Для ідентифікації елементного і фазового складу отриманого матеріалу використовували EDX-аналіз і рентгенофазовий аналіз; для вивчення морфології та дисперсності – електронну мікроскопію. Електрохімічні властивості синтезованого катодного матеріалу оцінювали згідно даних циклічної вольтамперометрії, а також стаціонарних заряд/розрядних характеристик.
Синтезовані порошки пластинчастої морфології, які складаються з кристалів LiFePO4 покритих вуглецем, розміром ~ 30 нм зі структурою олівіну. У процесі відпалу кристали збільшуються до ~ 60 нм. Електроди на основі отриманого композиту LiFePO4/С демонструють зворотність процесу літіювання/делітіювання, коефіцієнт дифузії – 1.3·10-10 см2/с та 1.5∙10-10 см2/с для анодного і катодного піків та стабільне плато на кривих заряд/розряду Q = 133 мА·год/г для струму 0,1С.
Title/Назва/Название
Synthesis and electrochemical properties of LiFеPO4/С nanocomposite
Cинтез та електрохімічні властивості нанокомпозиту LiFеPO4/С
Синтез и электрохимические свойства нанокомпозита LiFеPO4/С
Authors/Автори/Авторы
Galaguz Vadym Anatoliiovych/ Галагуз Вадим Анатолійович/ Галагуз Вадим Анатолиевич
Keywords/Ключевые Слова/Ключові Слова
LiFePO4/С
cathode
lithium-ion batteries
LiFePO4/С
катод
литий-ионные батареи
LiFePO4/С
катод
літій-іонні батареї
Short Abstract/Краткий Реферат/Короткий Реферат
The method of LiFePO4 synthesis in a melt mixture of choline chloride and diethylene glycol is proposed. Powders with lamellar morphology consisting of LiFePO4 crystals (size ~30 nm) with olivine structure were synthesized. The specific discharge capacity of the LiFePO4/C is 133 mA·h/g for a current of 0.1 C, the averaged diffusion coefficient values are 1.3∙10-10 cm2/s and 1.5∙10-10 cm2/s respectively.
Предложен метод синтеза LiFePO4 в расплаве холин хлорида и диетиленгликоля. Полученные порошки с ламеллярной морфологией, что состоят с кристаллов LiFePO4 (~30 нм) со структурой оливина. Емкость катода на основе LiFePO4/C становит 133 мА·ч/г для тока 0.1С, коэффициент диффузии 1.3·10-10 см2/с и 1.5∙10-10 см2/с для анодного и катодного пиков, соответственно.
Запропонований метод синтезу LiFePO4 в розплаві холін хлориду та диетиленгліколю. Отримані порошки з ламелярною морфологією, що складаються з кристалів LiFePO4 (~30 нм) зі структурою олівіну. Ємність катоду на основі LiFePO4/C становить 133 мА·год/г для струму 0,1С, коефіцієнт дифузії 1.3·10-10 см2/с та 1.5∙10-10 см2/с для анодного і катодного піків, відповідно.
INFLUENCE OF CARRIER TYPE ON ARSENIC (V) REMOVAL BY ACTIVATED CARBON-IRON (III) OXYHYDROXIDE ADSORBENTS
Litynska M.I., Antoniuk R., Tolstopalova N., Astrelin I.
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
maril91@mail.ru
Arsenic belongs to chemical elements, which are often found in natural waters and make it unsuitable for consumption without special treatment [1]. According to EPA, WHO, EU Directive and Ukrainian regulations, at present the maximum acceptable concentration of arsenic in drinking water is 10 μg/l [2-5]. Whereas in many countries the content of arsenic in natural water can be up to 1000 μg/l or higher, what is significantly higher than the permissible concentration [6].
Granular adsorbents are more comfortable for usage than powder sorbents due to easier separation from water. But poorly soluble arsenates of iron, aluminium or manganese can block the reaction surface and adsorption material inside the granules cannot be used. So, cheap and highly porous carrier, for example activated carbons, can be good solution of these problems [7].
Four samples were used to determine the influence of carrier type on As(V) removal by activated carbon-iron (III) oxyhydroxide adsorbents:
- birch activated carbon (BAC) doped by iron oxyhydroxide;
- coconut activated carbon (CAC) doped by iron oxyhydroxide;
- bituminous activated carbon Filtrasorb 300 (F300) doped by iron oxyhydroxide;
- bituminous activated carbon Filtrasorb 400 (F400) doped by iron oxyhydroxide.
Birch activated carbon (BAC) doped by iron oxyhydroxide was previously studied [7]. All doping conditions are identical.
For sorption experiments Na2HAsO4 solution were used. Portions (200 ml) of Na2HAsO4 solution (initial concentration of As(V) was 500 μg/l) were placed in a conical flasks (volume of flask is 250 ml) with screw caps. Sorbent dose was 0.5 g/l. Sorbents were dosed into flasks. After that flasks are placed on the orbital shaker. Shaking durations are: 5; 10; 20; 40; 90; 120 minutes. After sorption solutions were filtered throw glassfiber filter with pore size 1.2 μm.
Systea Easy Chem was used for determination of As(V) concentration in filtrate after adsorption. Typical Systea methodic for orthophosphate determination was adapted for As(V). This methodic is based on usage of ammonium molibdate and potassium antimony oxalate, formation of blue complex and photometric measurements at wavelength 880 nm.
Figure demonstrated As(V) removal efficiency in case of different carriers. Type of activated carbon didn’t have big influence on As(V) removing (82-86% removal after sorption during 120 minutes). Carrier effectiveness increased in the sequence BAC-F400-F300-CAC.
Figure. As(V) removal by activated carbon-iron (III) oxyhydroxide adsorbents.
But among these carriers BAC showed the best results due to its low density and high porosity. The same mass of BAC had bigger volume than F300, F400 and CAC. Thus, reaction surface and the amount of iron (III) oxyhydroxide is higher, which gave more effective As(V) removal.
References
- Літинська М.І., Астрелін І.М., Толстопалова Н.М. Забруднення природних вод арсеновмісними сполуками: Причини та можливі способи вирішення проблеми // Вода та водоочисні технології. – 2016. - № 1(18). – С. 13-22.
- Drinking Water Requirements for States and Public Water Systems. EPA. United States Environmental Protection Agency. 2017. https://www.epa.gov/dwreginfo/chemical-contaminant-rules
- Arsenic in Drinking-water. Background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality. 2011. http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/arsenic.pdf
- COUNCIL DIRECTIVE 98/83/EC of 3 November 1998 on the quality of water intended for human consumption.
- Державні санітарні норми та правила «Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною» (ДСанПіН 2.2.4-171-10).
- Litynska M., Tolstopalova N., Astrelin I. Neutralization of arsenic pollutants, contained in natural waters: The theoretical analysis of solubility of some arsenates and optimization of the processes // J. Water Environ. Nanotechnol. – 2017. – Vol. 2(1). – P. 1-8.
- Litynska M., Tolstopalova N., Astrelin I. Influence of preparation conditions on As(V) sorption efficiency applying activated carbon doped by iron oxyhydroxide // 5th International Water Forum «Water Resources and Climate». Minsk. Republic of Belarus. – 2017. – P. 59-62.
Title/Назва/Название
Influence of carrier type on arsenic (V) removal by activated carbon-iron (III) oxyhydroxide adsorbents
Вплив типу носія на видалення арсену (V) адсорбентами активоване вугілля-оксигідроксид феруму (ІІІ)
Влияние типа носителя на удаление мышьяка (V) адсорбентами активированный уголь-оксигидроксид железа (ІІІ)
Authors/Автори/Авторы
Marta Litynska/Літинська Марта Ігорівна/ Литинская Марта Игоревна
Roman Antoniuk/Антонюк Роман Ігорович/Антонюк Роман Игоревич
Nataliia Tolstopalova/Толстопалова Наталія Михайлівна/Толстопалова Наталья Михайловна
Igor Astrelin/Астрелін Ігор Михайлович/Астрелин Игорь Михайлович
Keywords/Ключові Слова/Ключевые Слова
arsenate
arsenic removal
adsorption
biochar
FeOOH
water treatment
арсенат
видалення арсену
адсорбція
вугілля
FeOOH
водоочищення
мышьяковый
удаление мышьяка
адсорбция
уголь
FeOOH
водоочистка
Short Abstract/Короткий Реферат/Краткий Реферат
According to EPA, WHO, EU Directive and Ukrainian regulations, at present the maximum acceptable concentration of arsenic in drinking water is 10 μg/l. Whereas in many countries the content of arsenic in natural water can be up to 1000 μg/l or higher, what is significantly higher than the permissible concentration. Four species of activated carbon (birch activated carbon (BAC), coconut activated carbon (CAC), bituminous activated carbon Filtrasorb 300 (F300) and bituminous activated carbon Filtrasorb 400 (F400)) were used for doping to determine the influence of carrier type on As(V) removal by activated carbon-iron (III) oxyhydroxide adsorbents. Carrier effectiveness increased in the sequence BAC-F400-F300-CAC.
Згідно EPA, WHO, EU Directive та українських нормативів, максимальна допустима концентрація арсену в питній воді становить 10 мкг/дм3. В той час, як в багатьох країнах вміст арсену в природних водах може досягати 1000 мкг/дм3 і вище, що значно перевищує допустиму концентрацію. Для встановлення впливу типу носія на видалення As(V) адсорбентами активоване вугілля-оксигідроксид феруму (ІІІ) було використано чотири види активованого вугілля (березове (БАВ), кокосове (КАВ), бітумінозне Filtrasorb 300 (F300) та бітумінозне Filtrasorb 400 (F400)). Ефективність носія зростала в ряді БАВ-F400-F300-КАВ.
Согласно EPA, WHO, EU Directive и украинских нормативов, максимальная допустимая концентрация мышьяка в питьевой воде составляет 10 мкг/л. В то время как во многих странах содержание мышьяка в природных водах может достигать 1000 мкг/л и выше, что значительно превышает допустимую концентрацию. Для определения влияния типа носителя на удаление As(V) адсорбентами активированный уголь-оксигидроксид железа (ІІІ) было использовано четыре вида активированного угля (березовый (БАУ), кокосовый (КАУ), битуминозный Filtrasorb 300 (F300) и битуминозный Filtrasorb 400 (F400)). Эффективность носителя росла в ряде БАУ-F400-F300-КАУ.
ЗАКОНОМІРНОСТІ ВИДІЛЕННЯ ВОДНЮ З ВОДИ НА КАТОДАХ НА ОСНОВІ МОНОКАРБІДУ ВОЛЬФРАМУ З ДОБАВКАМИ Ag, Cu, Ti
Куций А.В., Манілевич Ф.Д.
Неструктурна лабораторія альтернативної електрохімічної енергетики
Kutsyi@ionc.kiev.ua
Відомо, що монокарбід вольфраму (WC) проявляє високу електрокаталітичну активність в реакціях розряду-іонізації водню. В даній роботі виконані дослідження, направлені на підвищення активності та покращення експлуатаційних характеристик катодів на основі порошку WC в реакції виділення водню з води шляхом легування їх добавками срібла, міді або титану.
Були виготовлені електроди з дрібнодисперсного (6.0 мкм) порошку WC, в тому числі, з добавками порошків срібла (5, 10 та 20 мас.%), міді (5, 10 та 20 мас.% ) та титану (10 мас.%). Катоди одержали шляхом сушки та спікання в атмосфері аргону суміші порошків з водним розчином полівінілового спирту, нанесеної на нікелеву сітку. Температури спікання складали 900 °С (WC, WC+Ag, WC+Cu), 1100 °С (WC+Ti) та 1350 °С (WC, WC + Ag). Виконавши поляризаційні вимірювання, дослідили закономірності катодного виділення водню на одержаних композитних електродах при електролізі кислого (1 М H2SO4) та лужного (1 М KOH) розчинів.
Встановили, що усі досліджені катоди на основі порошку WC значно активніші при виділенні водню з кислого розчину, ніж з лужного, незалежно від температури спікання та легуючої добавки. Найменша перенапруга виділення водню зареєстрована при виділенні водню з розчину кислоти на карбідному електроді, модифікованому сріблом. Введення в порошок WC добавки титану також дещо знижує перенапругу виділення водню з розчину кислоти, тоді як модифікування карбідних електродів міддю навпаки збільшує перенапругу виділення водню з такого розчину. Значення кутового тафелевого коефіцієнта b при виділенні водню з 1 М розчину H2SO4 на всіх розглянутих катодах має близькі значення, що свідчить про те, що механізм електродного процесу на них залишається однаковим. Найменша енергія активації зареєстрована при виділенні водню з розчину кислоти на карбідному електроді з 5 %-м вмістом срібла. Збільшення вмісту срібла в композитних електродах з 5 до 20 мас.% суттєво не вплинуло на їх активність в реакції виділення водню з розчину кислоти, тому введення в карбідні електроди срібла в кількості більшій, ніж 5 мас.%, є недоцільним.
При виділенні водню з лужного розчину на електродах на основі WC, модифікованих добавками срібла та міді також спостерігається менша електродна перенапруга, ніж на немодифікованому карбідному електроді.
Проведені дослідження також показали, що зниження температури спікання електродів WC та WC+Ag з 1350 °С до 900 °С не погіршило кінетичні параметри катодного виділення водню на одержаних електродах з обох розчинів. При цьому електроди, спечені при 900 °С, були достатньо міцними і некрихкими.
Title/Назва/Название
Regularities of hydrogen evolution from water at tungsten monocarbide based cathodes with Ag, Cu, Ti additives
Закономерности выделения водорода из воды на катодах на основании монокарбида вольфрама с добавками Ag, Cu, Ti
Закономірності виділення водню з води на катодах на основі монокарбіду вольфраму з добавками Ag, Cu, Ti
Authors/Автори/Авторы
Kutsyi Andrii Vasyliovych /Куций Андрій Васильович/Куцый Андрей Васильевич
Manilevich Fedor Dmitrievich/Манілевич Федір Дмитрович/Манилевич Федор Дмитриевич
Keywords/Ключевые Слова/Ключові Слова
tungsten monocarbide
composite electrodes
hydrogen evolution
kinetic parameters
монокарбід вольфраму
композиційні електроди
виділення водню
кінетичні параметри
монокарбид вольфрама
композиционные электроды
выделение водорода
кинетические параметры
Short Abstract/Краткий Реферат/Короткий Реферат
In the present work some WC based cathodes with silver, copper or titanium additives were made and regularities of hydrogen evolution at them from acid and alkaline solutions were investigated. The lowest overpotential of hydrogen evolution was recorded at WC cathode modified with 5 wt. % Ag in acid solution. Tafel coefficient b had approximately the same value when hydrogen was evolved from acid solution at all investigated electrodes which indicates that mechanism of hydrogen evolution at these electrodes was identical.
У даній роботі були виготовлені електроди на основі WC з добавками срібла, міді або титану і досліджені закономірності виділення водню на них з кислого та лужного розчинів. Найнижча перенапруга виділення водню була зафіксована на WC електроді, модифікованому 5 мас.% Ag, в кислому розчині. Тафелевий коефіцієнт b мав близьку величину при виділенні водню з розчину кислоти на всіх досліджених електродах, що свідчить про те, що механізм виділення водню на цих електродах був однаковим.
В данной работе были изготовлены электроды на основе WC с добавками серебра, меди или титана и исследованы закономерности выделения водорода на них из кислого и щелочного растворов. Самое низкое перенапряжение выделения водорода было зафиксировано на WC электроде, модифицированном 5 мас.% Ag, в кислом растворе. Тафелевый коэффициент b имел близкую величину при выделении водорода из кислого раствора на всех исследованных электродах, что свидетельствует о том, что механизм выделения водорода на этих электродах был одинаковым.
НОВІ КОМОЗИЦІЙНІ СОРБЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО ВИДАЛЕННЯ ЙОНІВ ЛІТІЮ
Чабан М.О., Рождественська Л.М., Дзязько Ю.С.
Неструктурна лабораторія мембранних і сорбційних матеріалів і процесів
mary.chaban@gmail.com
Нові комозиційні сорбційні матеріали для селективного видалення йонів літію
Чабан М.О., Рождественська Л.М., Дзязько Ю.С.
Лабораторія сорбційних і мембранних матеріалів і процесів
mary.chaban@gmail.com
Інтерес науковців до літійвмісних матеріалів не згасає через їх широке застосування у виробництві джерел струму та інших галузях промисловості. Проте поклади літієвих мінеральних ресурсів не задовольняють існуючий ринок, тому виникає потреба розглядати видобування літію з водних середовиз — морської води, геотермальних вод та розсолів.
Літій характеризується найменшим розміром, підвищеною поляризаційною здатністю та схильністю до сольватації. Ці властивості можуть бути використані для забезпечення вибірковості процесу сорбції. Існючі сорбенти можна модифікувати методом направленого термічного синтезу для отримання селективності щодо йонів літію. В даній роботі пропонується отримання композитного матеріалу TiO2/MnO2 введенням оксиду мангану в гель діоксиду титану, які мають певну селективність щодо йонів літію, з подальшим термічним аплікуванням для створення літій-селективних сорбційних центрів. В результаті було отримано цілісний матеріал з розмірами агрегатів близько 30-200 нм.
Отримані йонообмінники демонструють високу селективність для поглинання йонів літію з розчинів зі значним сольовим фоном (співвідношення концентрацій Li/Na = 1/25). Сорбційні характеристики матеріалів змінюються залежно від умов синтезу. Так, при підвищенні температури аплікування відбувається ущільнення матеріалу, зростає селективність, проте значно зменшується сорбційна ємність утвореного йоніту. Оптимальною температурою для проведення аплікування було визначено діапазон 400-600 ºС, оскільки подальше її підвищення погіршувало кінетичні характеристики матеріалу.
Було досліджено сорбційні властивості синтезованих йонітів при поглинанні катіонів з морської води з наступними концентраціями йонів ( мг/дм3): Li (0,098), Na (5800), K (210), Ca (235,2), Mg (688). Виявлено, що коефіцієнти розподілу для йонів літію (наприклад, для TiO2/MnO2, аплікованому при 600 ºС Kd=5983) на кілька порядків перевищували коефіцієнти розподілу для інших катіонів (для того ж йоніту Kd=0,43 для Na+, Kd=12,85 для Сa2+).
Йонообмінники з оптимальним співвідношенням показників селективності та швидкості сорбції було застосовано для проведення едектродеіонізації розчинів, що містять йони літію та натрію.
Title/Назва/Название
Novel composite sorption materials for selective recovery of lithium ions
Нові композиційні сорбційні матеріали для селективного видалення йонів літію
Новые композиционные материалы для селективного извлечения ионов лития
Authors/Автори/Авторы
Chaban Mariia Oleksandrivna/Чабан Марія Олександрівна/Чабан Мария Александровна
Rozhdestvenska Liudmyla Myhailivna/Рождественська Людмила Михайлівна/Рождественска Людмила Михайловна
Dzyazko Yulia Sergiivna/Дзязько Юлія Сергіївна/Дзязько Юлия Сергеевна
Keywords/Ключові Слова/Ключевые Слова
titanium dioxide
manganese dioxide
lithium
ion exchange
діоксид титану
діоксид мангану
літій
йонний обмін
диоксид титана
диоксид мангана
литий
ионный обмен
Short Abstract/Короткий Реферат/Краткий Реферат
The properties of composite materials based on titanium dioxide and manganese are investigated. The influence of synthesis conditions on structural and sorption characteristics of the materials is studied. It is shown that described ion exchangers show significant selectivity to lithium during sorption from solutions with large saline background.
Досліджено властивості синтезованих композиційних матеріалів на основі диоксидів титану та манганую. Вивчено вплив умов синтезу на структурні та сорбційні характеристики матеріалів. Показано, що дані йоніти демонструють значну селективність щодо літію при сорбції з розчинів з великим сольовим фоном.
Исследованы свойства композиционных материалов на основе диоксидов титана и марганца. Изучено влияение условий синтеза на структурные и сорбционные характеристики материалов. Показано, что данные иониты демонстрируют значительную селективность по отношению к литию при сорбции из растворов с большим солевым фоном.
ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЛЫ ДЛЯ БИПОЛЯРНОЙ ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С АККУМУЛИРОВАНИЕМ ВОДОРОДА
Слободянюк И.А., Русецкий И.А., Щербакова Л.Г., Колбасов Г.Я.,Данилов М.О.,Фоманюк С.C.
vania7@ukr.net
Для использования в качестве анодов фотоэлектрохимических систем для получения и аккумулирования водорода перспективными являются полупроводниковые материалы, имеющие высокую фоточувствительность в видимой области спектра, в частности CdSe, СdTe и их твердые растворы, а в качестве катода - водородсорбирующие сплавы или композитные соединения на основе графеновых материалов. Для повышения эффективности фотопреобразования используются различные методы модифицирования их поверхности, например, осаждение наночастиц металлов, создание на их основе полупроводниковых наногетероструктур и других наноструктурных систем. Нами изучены фотоэлектроды TiО2-халькогенид Cd + оксид графена на Ti-подложке со слоем нанотрубок TiО2 полученных комбинированным (электрохимический, химический, механический) методом. Водная дисперсия оксида графена получена модифицированным методом Хаммерса из многослойных углеродных нанотрубок и ацетиленовой сажи. Нанотрубки NT-TiО2 получены потенциостатической анодной поляризацией титановой фольги в органических электролитах, которые содержали ионы F-. Показано, что слой NT-TiО2 обеспечивает хорошее сцепление CdSe с подложкой, уменьшает темновые токи утечки и увеличивает эффективность фотоэлектродов. Из анализа спектров комбинационного рассеивания, в которых наблюдались линии 2LO- и 3LO-фононов, сделан вывод о качестве модифицированных поликристаллических пленок CdSe. Установлено, что полученные фотоэлектроды на основе полупроводниковых пленок CdSe имеют улучшенные нагрузочных характеристики в фотоэлектрохимической ячейке, что приводит к увеличению фотопотенциала электрода в точке максимальной отдачи мощности. Установлено, что модифицирование поверхности фоточувствительных электродов наночасицами V2O5, Nb2O5 и MoSх повышает фотокаталитическую активность поверхности, улучшает распределение зарядов и препятствует процессам рекомбинации, которая приводит к росту фотопотенциала и КПД электрода, а также его эффективности в фотоэлектрохимической ячейке.
Водородсорбирующие сплавы типа АВ5 (на основе LaNi5) для катода фотоэлектрохимической ячейки получали методом электродуговой плавки в защитной атмосфере аргона. Значение максимальной разрядной емкости, по водороду, для LaNi3.9Co0.7 составило 275-280 мА•ч/г. Циклирование показало, что в первых 30 циклах происходит потеря емкости не более чем на 7%.
Полученные электродные материалы применены в биполярной фотоэлектрохимической системе, с воздушным электродом и водородсорбирующим сплавом, без использования ион-проводящей мембраны. Получено, что напряжение такой системы составляло U = 1.035 В в заряженном состоянии; ток разряда - Iр ≈ 200 мА/г (сорбирующего сплава). Полученные результаты свидетельствуют о перспективности разработанной системы для получения и аккумулирования водорода.
КОРРОЗИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ АЭС
Посох В.О., Берсирова О.Л.
bersibol@ukr.net
КОРРОЗИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ АЭС
Посох В.О., Берсирова О.Л.
Отдел электрохимического материаловедения и электрокатализа
bersibol@ukr.net
Проведен мониторинг локальных коррозионных повреждений оборудования атомных электростанций, а именно теплообменников системы охлаждения генератора (второй контур). Установлено наличие протекания коррозионных процессов без механической нагрузки (питтинговая, язвенная, межкристаллитная коррозия), а также отмечено коррозионно-механическое разрушение в виде коррозионного растрескивания.
Экспресс-методом проводились коррозионные испытания нержавеющих сталей на склонность к межкристаллитной коррозии (МКК) кипячением в 65% HNO3. Для анализа использовалась металлическая стружка, взятая с поверхности конструкций вблизи ожидаемых зон разрушения металла. При проведении данного анализа полученный раствор анализировался спектрофотометрически. При соотношении в растворе ионов Fe3+ к ионам Cr6+ 1:4,5 сделан вывод о том, что данный металл не склонен к МКК, при соотношении 1 : (4,5 - 20), металл склонен или имеет начальную стадию разрушения по механизму МКК.
Поскольку хладагентом является речная вода, в которой стойкость углеродистых сталей невысока, то в лабораторных условиях при температурах от 25 до 50оС исследовано коррозионное и электрохимическое поведение некоторых нержавеющих (12Х18Н10Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, ОЗХ13АП9, 12X13), из которой изготовлен корпус, и углеродистой (Ст3), из которой изготовлены крышки и днище, сталей в рабочих растворах, в зависимости от состава и температуры теплоносителя второго контура.
Хромоникелевые стали 12Х18Н10Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т и ОЗХ13АП9 являются стойкими. В стационарных условиях они в электрохимическом отношении пассивны, область активного растворения на поляризационных кривых отсутствует, свидетельствуя об их высокой коррозионной стойкости.
Установлен химический состав продуктов коррозии на поверхности стали 12Х18Н10Т. Так, при выдержке стали в растворе при температуре 50оС, состав поверхности составил, %: железо – 55; кислород – 25,5; хром –12; никель – 6; марганец – 1; титан – 0.5.
В исследованных системах установлен механизм коррозионного процесса. Коррозия протекает с кислородной деполяризацией в условиях диффузионного контроля: j = jd02≠f (Eкор.), т.е. j не зависит от Eкор.
Title/Назва/Название
Corrosion tests of structural steels of heat exchange equipment of NPP/
Корозійні випробування конструкційних сталей теплообмінного обладнання АЕС/
Коррозионные испытания конструкционных сталей теплообменного оборудования АЭС
Authors/Автори/Авторы
Posokh Valeriy Olegovich / Посох Валерій Олегович / Посох Валерий Олегович
Bersirova Oksana Leonidivna / Берсірова Оксана Леонідівна / Берсирова Оксана Леонидовна
Keywords/ Ключові Слова/Ключевые Слова
corrosion
stainless steel
corrosion mechanism
electrochemical behavior
NPP equipment/
корозія
нержавіюча сталь
механізм корозії
електрохімічна поведінка
обладнання АЕС/
коррозия
нержавеющая сталь
механизм коррозии
электрохимическая поведение
оборудование АЭС
Short Abstract/ Короткий Реферат/ Краткий Реферат
In this work the local corrosion damage of heat exchange equipment of nuclear power plants was monitored. The presence of pitting, ulcerative, intergranular corrosion, and corrosion cracking has been established. Express-method for determining the propensity to intergranular corrosion (ICC) is proposed. In the laboratory conditions, the corrosion and electrochemical behavior of some steels (12X18H10T, 08X21N6M2T, 08X22N6T, OZH13AP9, 12X13, St3) has been investigated as the main materials of heat exchange equipment. The chemical composition of corrosion products on the steel surface and the mechanism of the corrosion process are established.
У даній роботі проведено моніторинг локальних корозійних пошкоджень теплообмінного обладнання атомних електростанцій. Встановлено наявність піттінгової, виразкової, міжкристалітної корозії, і корозійного розтріскування. Запропоновано експрес-метод для визначення схильності до міжкристалітної корозії (МКК). У лабораторних умовах досліджена корозійна і електрохімічна поведінка деяких сталей (12Х18Н10Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, ОЗХ13АП9, 12X13, Ст3), як основних матеріалів теплообмінного обладнання. Встановлено хімічний склад продуктів корозії на поверхні сталі і механізм корозійного процесу.
В данной работе проведен мониторинг локальных коррозионных повреждений теплообменного оборудования атомных электростанций. Установлено наличие питтинговой, язвенной, межкристаллитной коррозии, и коррозионного растрескивания. Предложен экспресс-метод для определения склонности к межкристаллитной коррозии (МКК). В лабораторных условиях исследовано коррозионное и электрохимическое поведение некоторых сталей (12Х18Н10Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х22Н6Т, ОЗХ13АП9, 12X13, Ст3) как основных материалов теплообменного оборудования. Установлен химический состав продуктов коррозии на поверхности стали и механизм коррозионного процесса.
ДОСЛІДЖЕННЯ КВАНТОВОМЕХАНІЧНИМИ РОЗРАХУНКАМИ ПЕРЕХОДІВ МІЖ МЕТАСТАБІЛЬНИМИ КОНФОРМАЦІЯМИ ГЕКСАФЕНІЛЗАМІЩЕНОГО КЛАТРОХЕЛАТУ ЗАЛІЗА (ІІ)
Вакаров С.В., Варзацький О.А.
Неструктурна лабораторія макроциклічних сполук і гібридних структур
vakarov.s.v@gmail.com
Показано, що у клатрохелатних комплексів заліза (ІІ) в присутності бичого сивороткового альбуміну (БСА) чи за наявності оптично активних реберних замісників з’являється відклик у спектрах кругового дихроїзму (КД). Запропонований механізм індукції хіральності, згідно якого посередником між хіральним оточенням та металополіедром виступають ароматичні реберні замісники, що знаходяться в спряженні з клатрохелатним остовом. Для детального вивчення взаємозв’язку, можливості переходів і величини бар’єру між конформерами клатрохелатів нами були проведені квантовомеханічні розрахунки енергії DFT методами для всіх метастабільних конформацій гексафенілзаміщеного клатрохелату заліза (ІІ), як модельного комплексу.
Таблиця.Енергії метастабільних конформацій гексафенілзаміщеного клатрохелату заліза (ІІ)
| Конформація клатрохелатного остову | Конформація першої пари реберних замісників | Конформація другої пари реберних замісників | Конформація третьої пари реберних замісників | Енергія, Гартрі | Відносна енергія, ккал/моль | |
| 1 | Δ | L | L | L | -3906,693 | 0 |
| 2 | Λ | P | P | P | ||
| 3 | Δ | L | L | P | -3906,690 | 1,82 |
| 4 | Λ | P | P | L | ||
| 5 | Δ | L | P | P | -3906,687 | 3,36 |
| 6 | Λ | P | L | L | ||
| 7 | Δ | P | P | P | -3906,685 | 4,48 |
| 8 | Λ | L | L | L |
Клатрохелатний остов здатний приймати 2 конформації – Δ і Λ, кожна пара реберних замісників також може приймати 2 конформації – L і P. Оскільки в гексафенілзаміщеному клатрохелатному комплексу 3 пари реберних замісників, для нього можливо 8 наступних метастабільних конформацій, для яких було розраховано наступні енергії з використанням функціоналу PBE, базису def2-TZVP (Таблиця).
Рисунок. Найімовірніші переходи між конформаціями.
Згідно отриманих даних перехід між енантіомерами гексафенілзаміщеного клатрохелатного комплексу відбувається за наступними правилами (Рисунок):
- найвірогіднішими переходами являються переходи, в яких змінюється одночасно конформація одного фрагменту (клатрохелатного металополіедру чи однієї пари реберних замісників);
- бар’єр переходу між конформаціями фрагменту слабо залежить від конформації інших фрагментів, величина бар’єру одночасної зміни конформації декількох фрагментів близька до адитивної.