2017. Т. 60. Вып. 9.

Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Содержание

Конференции

В.Д. Бланк
Краткая информация о Конференции

PDF
4

ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомолекулярных соединений

Aleksandr S. Kabak, Evgeny I. Andreikov, Leonid F. Safarov

Изучен процесс совместной термической обработки каменноугольного пека и таких полимеров, как эпоксидная и новолачная смола и поликарбонат, при температурах 380-420 °С. Основными продуктами процесса являются выделяющиеся из реактора жидкие фенольные продукты, образующиеся при деструкции исследуемых полимеров, и остаток в реакторе, модифицированный каменноугольный пек. Модифицированный каменноугольный пек исследовали с использованием ИК-Фурье спектроскопии и ГОСТа 10200-83 «Пек каменноугольный электродный. Технические условия». На ИК спектрах модифицированного пека, полученного совместной термической обработкой каменноугольного пека и полимеров, отсутствуют характерные для полимеров соответствующие полосы поглощения. Это подтверждает, что модифицированный пек не содержит исходных полимеров. Модифицированный каменноугольный пек, полученный в условиях, при которых достигается степень деструкции полимера, близкая к 100%, представлен соединениями исходного каменноугольного пека, претерпевшими химические превращения. На свойства модифицированных каменноугольных пеков влияют несколько факторов: содержание полимера в исходной смеси пек:полимер, время и температура изотермической выдержки. Изменение свойств каменноугольного пека происходит вследствие переноса водорода от полициклических ароматических соединений каменноугольного пека к радикальным продуктам деструкции полимеров. Одновременно протекают реакции дегидрогенизационной поликонденсации в каменноугольном пеке, в результате которых повышается температура размягчения пека, увеличивается содержание в нем высокомолекулярных фракций, нерастворимых в хинолине и толуоле, а также снижается выход летучих веществ. Полученные термообработкой с полимерами модифицированные каменноугольные пеки могут быть использованы по аналогии с промышленными высокотемпературными пеками, получаемыми с применением технологии окисления каменноугольных пеков кислородом воздуха.


Для цитирования:

Кабак А.С., Андрейков Е.И., Сафаров Л.Ф. Получение высокотемпературных пеков с использованием реакций переноса водорода от каменноугольного пека к реакционноспособным органическим соединениям.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 5-10


PDF
5-10
Natalia A. Kalashnik, Sergey G. Ionov

Разработана методика синтеза низкоплотного углеродного материала путем диспергирования дробленой графитовой фольги, пропитанной водными растворами поверхностно-активного вещества и фосфорной кислоты. Фосфорная кислота использовалась с целью повышения термостабильности полученного материала, в то время как использование поверхностно-активного вещества увеличивало степень диспергирования графитовой матрицы. Графитовые фольги различной толщины и плотности изготавливали прессованием низкоплотного углеродного материала без связующего с последующей холодной прокаткой на лабораторной линии. Исследованы механические свойства полученных материалов (прочность на разрыв, сжимаемость, восстанавливаемость, упругость). Отмечено, что прочность на разрыв исследуемых фольг линейно растет с увеличением плотности, и при определенной плотности изменяется угол наклона. Впервые установлено, что графитовые фольги обладают анизотропией прочности на разрыв для образцов одинаковой плотности, взятых вдоль и поперек оси прокатки. Показано, что сжимаемость графитовой фольги линейно уменьшается, а восстанавливаемость увеличивается с увеличением ее плотности. Исследованы температурные зависимости теплоемкости и теплопроводности в интервале температур от 300 К до 700 К. Экспериментальная температурная зависимость теплоемкости описана с помощью уравнения Майера-Келли. Установлено, что температура начала окисления графитовой фольги, полученной с использованием поверхностно-активного вещества и фосфорной кислоты, смещается на 80 К в сторону более высоких температур. Показано, что процесс окисления фольги, полученной с использованием поверхностно-активного вещества и фосфорной кислоты, задается моделью двух параллельных реакций, которые описываются уравнениями Праута-Томпкинса реакции n-ого порядка с автокатализом. Определены кинетические характеристики полученных уравнений.

 

 

Для цитирования:

Калашник Н.А., Ионов С.Г. Механические и теплофизические свойства фольг на основе низкоплотных углеродных материалов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 11-16


PDF
11-16
Aida R. Karaeva, Ekaterina S. Lazareva, Ekaterina A. Zhukova, Sergey A. Urvanov, Vladimir Z. Mordkovich

Из различных одноатомных спиртов методом каталитического химического осаждения из газовой фазы в потоке водорода при температуре 1050-1150 °С синтезированы углеродные нанотрубки и протестирована возможность армирования ими полимера. В качестве прекурсора углерода использовали следующие одноатомные спирты: метанол, этанол, пропанол, бутанол, изопропанол и изоамиловый спирт. Выбор различных одноатомных спиртов связан с возможностью варьировать отношением C / H / O, что влияет на формирование и характеристики углеродных нанотрубок. Структурные и физико – химические характеристики углеродных нанотрубок изучены методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, рамановской спектроскопии и термогравиметрического анализа. Результаты исследований позволили выбрать для изготовления композиционного материала ряд образцов углеродных нанотрубок, отличающихся по структуре, морфологии и содержанию примесей. В качестве полимера использовали прочный реактопласт - эпоксидную смолу. Степень наполнения УНТ не более 8 масс. %. Электрофизические свойства образцов композиционного материала из эпоксидной смолы и углеродных нанотрубок измеряли четырехзондовым методом, а теплопроводность – импульсным. По микрофотографиям, полученным с помощью сканирующей электронной микроскопии, оценивали равномерность пропитки эпоксидной смолой и распределение углеродных нанотрубок в образце. Наиболее перспективными полимерными композиционными материалами оказались образцы, армированные углеродными нанотрубками, которые получены из этанола и смеси метан-метанол. Удельная электропроводность образцов композиционных материалов с углеродными нанотрубками, полученными из этанола, составила 2,27 · 10-1 - 4,9 · 10-2 См/м, а из смеси метан-метанола - 7,2 · 10-3 См/м. Теплопроводность композиционных материалов с длинными углеродными нанотрубками в 7-12 раз выше, чем теплопроводность композиционного материала с более короткими углеродными нанотрубками.

Для цитирования:

Караева А.Р., Лазарева Е.С., Жукова Е.А., Урванов С.В., Мордкович В.З. Углеродные нанотрубки, синтезированные из одноатомных спиртов, для армирования полимеров. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 17-22


PDF
17-22
Maria S. Ovchinnikova, Nikolay I. Polushin, Igor A. Bubnenkov, Kadyr U. Kadyrov

Целью исследования, представленного в данной статье, является изучение кинетики пропитки графитового квазимонокристалла кремнием и изучение образования карбида кремния в результате жидкофазного взаимодействия кремния с квазимонокристаллическим графитом. Эксперименты проводились в реакционной камере установки высоковакуумной печи под давлением и нагреванием до температуры плавления кремния. Момент образовавшейся капли кремния на графитовой подложке фиксировался в зависимости от времени выдержки, затем проводился расчет радиуса капли с целью определения характера процесса смачивания. В соответствии с полученными данными измерялись геометрические параметры капли (высота, длина и угол смачивания). Показано, что увеличение времени взаимодействия квазимонокристалла с кремнием увеличивает межплоскостное расстояние между атомами углерода, что, по мнению авторов, связано с проникновением атомов кремния между плоскостями графита. Было также отмечено, что во время взаимодействия квазимонокристалла из графита с кремнием наблюдается интенсивный процесс снижения адсорбции (эффект Ребиндера), в результате чего кремний проникает в структуру углерода в направлении графитовых слоев. При взаимодействии кремния с квазимонокристаллом микрогруппировки исходного углерода мигрируют в расплав в результате процесса диспергирования. В статье представлены данные об экспериментах по смачиванию подложек квазимонокристалла кремнием с различными временами выдержки, изучены процессы на границе раздела полученных образцов. Из анализа экспериментальных данных о смачивании квазимонокристаллических подложек кремнием при разных временах выдержки была показана графическая зависимость радиуса и угла растекания образовавшейся капли металла во времени.

Для цитирования:

Овчинникова М.С., Полушин Н.И., Бубненков И.А., Кадыров К.У. Взаимодействие кремния с графитовым квазимонокристаллом. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 23-26


PDF
23-26
Lyudmila V. Kashkina, Eleanorа A. Petrakovskaya, Tatyana Yu. Yemelyanova, Olesya P. Stebeleva

Для расширения области практического использования угля как нетопливного материала понимание природы проводимости углей при различных внешних воздействиях чрезвычайно важно. В настоящее время развивается СВЧ-технология обработки угля с целью улучшения его качества (уменьшение влажности, зольности, увеличение дисперсности при диспергировании и т.д.). В данной работе исследовался Канско-Ачинский бурый уголь (зольность 8%, влажность 20%) после СВЧ-сушки в течение 60 и 120 с, в микроволновой печи мощностью 850 Вт. Методом РЭМ проведено рентгеновское картирование поверхности образцов с целью исследования элементного состава органической части угля и его минеральных составляющих и деструкции угольных частиц в поле СВЧ (растровый электронный микроскоп Hitachi TM-30000). Для изучения влияния СВЧ-сушки на уголь применен метод ЭМР, позволяющий исследовать связь структуры и электронных свойств угольного вещества (ЭМР-спектрометр Х-диапазона SE/X-2544). В результате анализа изменения параметров спектров ЭМР образцов угля после СВЧ-воздействия обнаружено сходство электронной структуры угля со структурой многокомпонентных органических стекол. После СВЧ-воздействия наблюдается увеличение подвижности и перераспределения положений парамагнитных ионов, в частности Fe3+, в более стабильные положения внутри кислородных тетраэдров в аморфной (органической) части угля. Подвижными являются электроны радикальных центров, образованных атомами углерода карбонильных, карбоксильных, феноксильных групп и углеводородных фрагментов различного типа. Показано, что удаление воды в результате СВЧ-воздействия также оказывает глубокое влияние на концентрацию и природу радикалов, т. е. на электронную структуру углей.

Для цитирования:

Кашкина Л.В., Петраковская Э.А., Емельянова Т.Ю., Стебелева О.П. Исследование методом ЭМР структурно-химических изменений природного углеродосодержащего материала при СВЧ-воздействии. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 33-38


PDF
33-38
Alexey A. Yaroslavtsev, Dmitriy S. Neznakhin, Sergey A. Tarelkin

Теплоемкость и намагниченность были измерены для синтетического Мгриита, Cu3AsSe3, в диапазоне температур от 2 до 350 К. Обнаружено, что теплоемкость может быть описана моделью Дебая с тремя дополнительными осцилляторами Эйнштейна. Характерные особенности, наблюдаемые на температурных зависимостях теплоемкости, рассматриваются в контексте изменения электронной и фононной структур. График зависимости намагниченности от температуры имеет отклонение от парамагнитного хода при 44 К и при 170-200 К, где намагниченность увеличивается, и при 285-295 К, где она уменьшается. По-видимому, в диапазоне температур 170-295 К в образце реализуется особое магнитное состояние. При температурах 2, 250 и 300 К получены петли гистерезиса. Детальное исследование намагниченности в малых магнитных полях показывает ход, характерный для парамагнитных (при 2 и 250 К) или диамагнитных (при 300 К) материалов, и показывает слабый ферромагнетизм в исследуемом соединении. Это может быть следствием наличия ферромагнитных примесей. Температурная зависимость теплоемкости имеет отклонение от закона Дебая при температурах 170 К и 285 К. Аномалии теплоемкости и намагниченности могут быть следствием изменения количества числа парамагнитных центров. Этот процесс связан с переходом электронов между положениями меди Cu(I) до достижения критической температуры. Предполагается, что ниже этой температуры электроны «замерзают». Этот процесс заключается в «заморозке» электронных спинов на ионах Cu+ и Cu2+ в рамках кластеров Cu6S13 и тетраэдрических комплексов Cu(I)S4. Также теплоемкость образца Cu3AsSe3 смоделирована функцией Дебая с тремя дополнительными осцилляторами Эйнштейна при температурах 44 К, 185 К и 290 К. Расчетные и экспериментальные зависимости теплоемкости согласуются.

Для цитирования:

Ярославцев А.А., Незнахин Д.С., Тарелкин С.А. Теплоемкость и намагниченность синтетического мгриита в диапазоне температур от 2 до 350 К. Изв. вузов. Химияихим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 39-44


PDF
39-44
Vladimir A. Plotnikov, Denis G. Bogdanov, Sergey V. Makarov, Alexander S. Bogdanov

В работе исследована примесная составляющая детонационного наноалмаза, полученного путем детонационного разложения углеродсодержащих взрывчатых веществ в производственном процессе на предприятии ФНПЦ «Алтай». Согласно техническим условиям ТУ 84-112-87 продукты детонации прошли стадию очистки смесями кислот H2SO4 и HNO3, а содержание алмазной составляющей было доведено до 95%. Методом рентгеновского энергодисперсионного микроанализа (измерения осуществлялись с помощью растрового электронного микроскопа Quanta-200-3D) установлено, что основными примесными элементами на поверхности нанокристаллов алмаза являются: кислород (4,93 wt %), железо (4,52 wt %), сера (4,33 wt %), кальций (1,92 wt %) и алюминий (1,27 wt %). В небольшом количестве могут присутствовать и другие элементы, количество которых зависит от технологического цикла получения детонационных наноалмазов. Нагрев образцов наноалмазов в вакуумном объеме (ВУП-5) сопровождается термодесорбцией летучих соединений, что хорошо фиксируется понижением качества вакуума в вакуумной системе. При этом убыль массы при отжиге может достигать 20 %. Очищенный в ходе термодесорбционного отжига наноалмаз обладает высокими сорбционными свойствами и практически восстанавливает примесную оболочку, поглощая летучие соединения при помещении его в атмосферу. Анализ образцов с использованием методов дифференциально-сканирующей калориметрии и масс-спектрометрии (ДСК – на STA 409 PC Luxx NETZSCH, МС – на QMS 403 D Aeolos NETZSCH) позволили исследовать кинетику десорбции и молекулярный состав летучих соединений, десорбирующихся при нагревании наноалмазов. При нагревании наноалмаза до температуры 950 °С с его поверхности улетучиваются вода (до 200 °С), углеводороды (до 300 °С), сероводород (до 480 °С), двуокись серы ( до 580 °С), углекислый газ (до 820 °С), водород (до 900 °С). Полученные результаты свидетельствуют о сложной иерархической структуре примесной подсистемы наноалмаза, состоящей из атомов металлов, связанных с атомами углерода наноядра ковалентными связами, и слоя адсорбированных летучих соединений.

Для цитирования:

Плотников В.А., Богданов Д.Г., Макаров С.В., Богданов А.С. Сорбционные и десорбционные свойства детонационного наноалмаза. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 27-32


PDF
27-32

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорганических и органических веществ, теоретические основы

Sergei V. Panin, Lyudmila A. Kornienko, Vladislav O. Alexenko, Nguyen Duc Anh, Larisa R. Ivanova

Твердая смазка может быть эффективна при экстремальных условиях эксплуатации, когда жидкие либо пастообразные смазки не выдерживают жестких условий нагружения. Использование твердосмазочных наполнителей позволяет повысить износостойкость композитов с незначительным изменением механических свойств. Для сравнительной оценки вклада нановолокон/нанотрубок углерода в композитах на основе двух различных по природе (структуре) термопластичных матриц (сверхвысокомолекулярный полиэтилен и полиэфирэфиркетон) исследованы механические и триботехнические характеристики смесей на основе СВМПЭ и ПЭЭК в условиях сухого трения скольжения. Показано, что механические характеристики композитов различным образом изменяются при наполнении разнородных по структуре матриц нановолокнами и нанотрубками; износостойкость же полимерных композиций СВМПЭ+1 вес. % УНВ и композиций ПЭЭК+1 вес. % УНВ возрастает в 2 раза в условиях сухого трения скольжения. Более высокое содержание нанонаполнителя затрудняет его равномерное распределение в матрице (агломерации) и приводит, как следствие, к повышению износа в сравнении с исходной матрицей. Исследования надмолекулярной структуры полимеров и нанокомпозиций на их основе показали различие в надмолекулярной структуре сверхвысокомолекулярной матрицы СВМПЭ и ароматического полукристаллического ПЭЭК. Показано, что надмолекулярная структура играет второстепенную роль в формировании износостойкости нанокомпозитов, что косвенно указывает на твердосмазочную роль нанонаполнителей. Нановолокна и нанотрубки в равной степени повышают сопротивление изнашиванию композитов на различных матрицах. Проведен сравнительный анализ роли нановолокон/нанотрубок углерода в изменении механических и триботехнических свойств полимерных композиций на основе СВМПЭ и ПЭЭК.

Для цитирования:

Панин С.В., Корниенко Л.А., Алексенко В.О., Нгуен Дык Ань, Иванова Л.Р. Влияние углеродных нановолокон/нано-трубок на формировании физико-механических и триботехнических характеристик полимерных композитов на основе термопластичных матриц СВМПЭ и ПЭЭК. Изв. вузов. Химияихим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 45-51


PDF
45-51
Dmitry N. Sokolovsky, Yana Yu. Volkova, Pavel S. Zelenovskiy, Alexey N. Babushkin

Проведены исследования электрического сопротивления двустенных углеродных нанотрубок при давлениях до 50 ГПа. Обнаружена сложная зависимость электросопротивления от структурного состояния нанотрубок, которое изменяется с давлением. При исследовании образцов, подвергнутых давлениям 28 и 50 Гпа, были получены спектры комбинационного рассеяния, свидетельствующие об изменении структуры нанотрубок. Результаты КР спектроскопии и электрических измерений при высоких давлениях хорошо согласуются друг с другом. Благодаря своим аномально высоким механическим характеристикам, углеродные нанотрубки входят в число наиболее перспективных материалов, подходящих для получения высокопрочных композитов. Исследование углеродных нанотрубок при высоких давлениях представляет значительный интерес ввиду большого числа возможных применений нанотрубок и их производных для повышения механической прочности материалов. В работе исследовались связки двустенных углеродных нанотрубок диаметром 4 ± 1 нм. Изучение электрических характеристик проводилось с помощью камеры высокого давления с алмазными наковальнями типа «закругленный конус-плоскость». Методика позволяет изучать образец при последовательном увеличении и снижении давления, выдерживать его под нагрузкой в течение длительного времени. Измерения спектров КР проводились в УЦКП “Современные нанотехнологии” УрФУ с помощью системы отображающей конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния Alpha 300 AR+. Результаты электрических измерений и КР спектроскопии свидетельствуют о том, что разрушение двустенных нанотрубок происходит в два этапа при разных критических давлениях. В то же время, наблюдаемая картина может быть вызвана образованием 2D или 3D структур на основе углеродных нанотрубок.

Для цитирования:

Соколовский Д.Н., Волкова Я.Ю., Зеленовский П.С., Бабушкин А.Н. Влияние высокого давления на электрическое сопротивление и структуру двустенных углеродных нанотрубок. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 52-56


PDF
52-56
Aleksandra S. Chichkan, Vladimir V. Chesnokov

Исследованы электроемкостные свойства однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) марки TUBALL. Предварительно ОУНТ были обработаны в соляной кислоте, промыты и высушены при 200 °С. Реакцию модифицирования проводили в проточном реакторе с весами Мак-Бена. Образец ОУНТ нагревали в токе аргона до требуемой температуры. Поверхность углеродных нанотрубок модифицировали атомами азота в среде 40 % NH3-C2H4 при температурах 600 –750 °С. Обнаружено, что модифицированные N-ОУНТ содержат 4 формы азота: пиридиновый, пиррольный, графитоподобный (четвертичный) и окисленную форму азота. С увеличением температуры обработки ОУНТ в этилен-аммиачной смеси уменьшалась доля пиридинового и увеличивалось доля графитоподобного азота. Электроемкостные характеристики углеродных нанотрубок исследовали в двухэлектродной электрохимической ячейке (прототип симметричного суперконденсатора) с использованием органического электролита – ионная жидкость (1-бутил-3-метилимидазол тетрафторборат, BMIMBF4). Отмечено, что для всех образцов вид циклических вольтамперных (ЦВА) кривых практически одинаковый. Однако модифицированные N-ОУНТ образцы обладают меньшим сопротивлением по сравнению с исходным материалом, о чем говорит меньшая растянутость их ЦВА кривых. Максимальные значения удельной емкости для всех образцов достигаются при медленной зарядке-разрядке электродов. Модификация ОУНТ азотом приводит к снижению сопротивления материала, что проявляется в более высоких значениях емкости при увеличении скорости зарядки-разрядки. Показано, что при увеличении температуры модифицирования азотом значительно снижается удельная поверхность образцов: с 960 м2/г для ОУНТ и
N-ОУНТ (600°C) до 410 м2/г для N-ОУНТ (750°C), однако, удельная ёмкость, рассчитанная на 1 м2, увеличивается.

Для цитирования:

Чичкань А.С., Чесноков В.В. Исследование электроемкостных свойств углеродных нанотрубок, модифицированных азотом. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 57-60


PDF
57-60
Ekaterina S. Zhuchko, Aleksandr A. Il'in, Ruslan N. Rumyantsev, Maksim A. Lapshin, Il'ya S. Grishin, Anzhelika V. Volkova, Aleksandr P. Ilyin

В теоретической части работы выполнен обзор способов получения оксидов железа, в частности, рассмотрены особенности методов осаждения из растворов, термического разложения солей железа и механохимического синтеза. В экспериментальной части работы с помощью методов рентгенофазового, рентгеноструктурного и синхронного термического анализа, мессбауэровской и ИК-спектроскопии, а также комплекса химических методов исследован процесс механохимического окисления крупнодисперсных порошков железа и чугуна. Показана возможность получения оксидов железа различного состава путем механической активации порошка железа марки ПЖР и чугуна марки СЧ 12-28 в ролико-кольцевой вибрационной мельнице в среде технического кислорода, парокислородной смеси с соотношением пар:газ=0,45, воды и растворов щавелевой кислоты концентрацией 5-30%. В работе приведены данные по фазовому составу получаемых продуктов на стадиях механической активации и термической обработки. Определены оптимальные параметры технологических процессов: время механической активации, температура и длительность термической обработки. Установлено влияние состава жидкой и газовой фаз на скорость и степень превращения железосодержащих порошков в оксиды. Проведен сравнительный анализ различных вариантов технологического процесса, на основе которого сделан вывод, что наиболее эффективным окислителем металлических порошков является 25%-ная щавелевая кислота. Использование этого окислителя позволяет, изменяя температуру термообработки от 240 до 450 °С, получать анионно-модифицированные оксиды железа с площадью поверхности от 70 до 120 м2/г, что на порядок выше, чем у оксидов, полученных по промышленной технологии, основанной на методах осаждения и термического разложения солей.

Для цитирования:

Жучко Е.С., Ильин А.А., Румянцев Р.Н., Лапшин М.А., Гришин И.C., Волкова А.В., Ильин А.П. Влияние дисперсионной среды на процессы механохимического окисления железа. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 61-75


PDF
61-75
Gleb A. Shestakov, Yuriy V. Polenov, Elena V. Egorova

С использованием диоксида тиомочевины получено наноструктурированное пленочное палладий-никелевое покрытие на углеродном волокне. Его состав и структура исследованы с помощью рентгеновской дифрактометрии, сканирующей электронной, атомно-силовой микроскопии и абсорбционной спектроскопии. Электрокаталитическая активность композита исследована по отношению к окислению метанола, этанола, пропанола в 1М KOH при 25 °C использованием циклической вольтамперометрии. Для получения покрытия волокно подвергали предварительной обработке, включающей стадии обезжиривания, выдержки в азотной кислоте, сенсибилизации в растворе дихлорида олова, активации в растворе дихлорида палладия. После обработки волокно без промывки от дихлорида палладия помещали в водный раствор металлизации, содержащий дихлорид никеля, диоксид тиомочевины и аммиак. Металлизация протекала в течение 45 мин при 75 °С. На основании данных литературы можно предположить, что катионы металлов восстанавливались интермедиатами разложения диоксида тиомочевины – сульфоксилат-анионами. В связи с присутствием в растворе аммиака возможно также восстановление катионов металлов в виде аммиачных комплексов. Установлено, что масса покрытия составляет 36% от общей массы композита, оно содержит 86,4% Ni в форме монооксида и 13,6% Pd в виде металла. Обнаружено, что относительное содержание никеля и палладия может изменяться в зависимости от времени сушки на стадии подготовки волокна. В состав покрытия также входило небольшое количество олова, образование которого связано с применением дихлорида олова на стадии сенсибилизации. Покрытие имело мезопористую структуру, а также дефекты в виде отдельных частиц, что является благоприятным для применения в катализе. Характеристикой электрокаталитической активности служили максимальные значения анодного тока, которые определяли с помощью трехэлектродной ячейки с углеродным волокном в качестве рабочего электрода, хлоридсеребряного с насыщенным раствором хлорида калия – в качестве электрода сравнения и вспомогательного гладкого платинового электрода. Вольтамперные зависимости получали при линейном изменении потенциала со скоростью 20 – 90 мВ/с в анодном направлении в интервале от -1В до +0,5В. Наблюдалась одна анодная волна, полуволновой потенциал которой изменялся в зависимости от природы спирта и скорости развертки потенциала от -0,15В до +0,22В. Для волокна без покрытия волна окисления не наблюдалась. Опытные данные указывают на необратимый характер электродного процесса с наибольшей активностью для метанола и наименьшей – для пропанола.

Для цитирования:

Шестаков Г.А., Поленов Ю.В., Егорова Е.В. Углеродное волокно с Pd/Ni покрытием в реакции электроокисления спиртов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 76-81


PDF
76-81
Mikhail F. Butman, Nikolay L. Ovchinnikov, Nikita S. Karasev

Предложена методика получения твердых электролитов на основе слоистых алюмосиликатов с литиевой проводимостью (2D-пилларных наноматериалов). Методика включает три основных этапа:  (1) – расширение межслоевого пространства алюмосиликата посредством интеркаляции крупноразмерных полигидроксокомплексов металлов;
(2) – создание прокаливанием слоисто-столбчатой матрицы с развитым поровым пространством и большой площадью удельной поверхности и (3) – допирование нанополостей пилларной структуры ионами лития. Измерения методом импедансной спектроскопии показали, что для изученных Li+-допированных пилларных образцов монтмориллонита (PMM), интеркалированных поликатионами [Аl13О4(ОН)242О)12]7+ и [Al30O8(OH)56(H2O)24]18+, электропроводность на несколько порядков выше электрической проводимости природного монтмориллонита (ММ) и сопоставима с электропроводностью наиболее известных литиевых твердых электролитов, начиная с температур выше 100 °C. Величина σ100°C (См·см-1) увеличивается в ряду: MM (2,33·10-7), MM-Li+ (2,99·10-6), Al13-PMM-Li+ (1,64·10-5), Al30-PMM-Li+ (3,12·10-5). Наличие ансамбля пилларов в межслоевом пространстве обеспечивает ускоренную диффузию ионов лития по их поверхности и соответственно повышенную электрическую проводимость. В Al13- и Al30-пилларном монтмориллоните, допированном литием, в температурном интервале около 370-420 °С наблюдались температурные аномалии проводимости, которые отсутствовали у немодифицированного монтмориллонита. Их природа, по мнению авторов, связана с химическими и структурными трансформациями пилларов и сопутствующими реакциями с переносчиками заряда - ионами лития. На этом примере показано, что применение метода импедансной спектроскопии позволяет получить интересную дополнительную информацию о характере химических превращений как поликатионов Al13, так и Al30 через промежуточную бемитоподобную модификацию в форму γ-Аl2О3-пилларов.

Для цитирования:

Бутман М.Ф., Овчинников Н.Л., Карасёв Н.С. Электропроводность Li+-допированного пилларного монтмориллонита. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 82-91


PDF
82-91
Vladimir Yu. Nevinitsyn, Alexander. N. Labutin, Galina V. Volkova, Andrey N. Devetyarov

На основе системного подхода в статье решена задача анализа химического реактора как объекта управления и сформулированы рекомендации по структурно-топологическому синтезу различных вариантов системы управления. Описаны этапы и задачи системного анализа реактора как объекта управления. Указанные задачи решены на примере аппарата емкостного типа при реализации сложной последовательно-параллельной экзотермической реакции оксиэтилирования бутилового спирта, имеющей большое практическое значение. Необходимость решения задач системного анализа обусловлена повышением требований к качеству и эффективности работы комплекса реактор – подсистема управления, расширением функциональных задач реактора, включая, в том числе, изменение производительности аппарата. В то же время сложность и нетривиальность задач системного анализа обусловлена такими характеристиками объекта, как многомерность, нелинейность и многосвязность. Разработана концептуальная и математическая модель объекта, решена задача оптимизации реактора. Определены численные значения входных переменных и переменных состояния в оптимальном статическом режиме, обеспечивающих заданное значение производительности. Проведено исследование динамических свойств реактора путем построения кривых разгона по различным каналам. Установлено, что объект в окрестности рабочей точки по большинству динамических каналов нелинеен. Получена линеаризованная математическая модель химического реактора в пространстве состояний. Определены матрицы состояния и управления. Исследованы общесистемные свойства объекта (устойчивость стационарного состояния, наблюдаемость и управляемость) при выборе различных вариантов векторов измеряемых и управляющих переменных. Установлено, что исследуемый объект обладает свойством устойчивости свободного движения. Предложены варианты топологической структуры системы управления реактором.

 

Для цитирования:

Невиницын В.Ю., Лабутин А.Н., Волкова Г.В., Деветьяров А.Н. Системный анализ химического реактора как объекта управления. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 92-99


PDF
92-99
Lev N. Ovchinnikov

В работе рассматривается расчётно - экспериментальное исследование получения экологически безопасного вида комплексного гранулированного удобрения на основе торфа, сочетающего в себе действие органических и минеральных веществ, исключающих для почвы вредные добавки. Кроме того, применение таких удобрений пролонгированного действия позволяет управлять ростом растений за счёт дозированного растворения питательных компонентов в почве. Приведена методика расчёта химического состава азотно-фосфорно- калийных органо-минеральных удобрений пролонгированного действия на основе торфа и модификатора карбометилцеллюлозы, позволяющая регулировать соотношение между питательными компонентами в готовом продукте. Требуемое агрохимическое соотношение между питательными компонентами представлено в виде отношения азота к фосфору и калию с учетом коэффициентов пропорциональности, зависящих от размера гранул и расхода материальных потоков компонентов химических веществ. Рассматривается технологическая схема лабораторной установки получения комплексного гранулированного удобрения, основными узлами которой являются конвективная сушилка с плотным слоем и гранулятор - экструдер. Методом математического планирования экстремальных экспериментов осуществлён поиск рациональных технологических условий гранулирования и конвективной сушки гранул удобрений. В результате статистической обработки результатов исследования получены зависимости, характеризующие качественные характеристики готового продукта: прочность, влажность, относительную растворимость. Осуществлено сравнение экспериментальных и расчетных исследований на примере анализа зависимости прочности гранул от концентрации модификатора при различной температуре воздуха под решеткой.

Для цитирования:

Овчинников Л.Н. Исследование процесса получения комплексных гранулированных органоминеральных удобрений пролонгированного действия на основе торфа.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 100‒104


PDF
100-104