Выражаем благодарность за спонсорскую помощь ООО «Булгар-Синтез», зао «кварт», фгуп «цниигеолнеруд» Генеральный партнер конференции – Проект по поддержке талантливой молодежи «Лифт в Будущее»

д.х.н., профессор Гуревич П.А.

к.х.н., доцент Суворова И.А.

к.х.н., доцент Лаврова О.М.

«Исследования по химии» и «Исследования по химической технологии», принявшим участие в работе XXIII Менделеевской конференции молодых учёных.

Целью конференции является обмен знаниями, обсуждение современного состояния и достижений научно-исследовательских работ студентов химиков во всём многообразии существующих направлений химической науки и технологии.

Более 120 лет тому назад из стен Казанского Промышленного училища вышел первый выпускник, положивший начало многотысячной когорте специалистов, работающих в настоящее время на необъятных просторах, как России, так и стран СНГ и Зарубежья.

Казанское Промышленное училище – Политехнический университет – химико-технологический институт – технологический университет – национальный исследовательский технологический университет – это путь одного из крупнейших в России вузов, насчитывающего сегодня в своих стенах более 28 тысяч студентов, обучающихся по 70 специальностям.

История университета – это, прежде всего, богатейшее наследие педагогов и ученых, определяющих лицо вуза, уровень образовательной и научной деятельности.

КНИТУ аттестован и аккредитован, имеет государственную лицензию на право ведения образовательной деятельности и подготовку специалистов. Выпускники нашего университета получают диплом государственного образца.

В университете осуществляется подготовка специалистов, бакалавров на бюджетной основе по следующим основным направлениям подготовки (специальностям) и формам обучения высшего профессионального образования на следующих институтах:

- Инженерный химико-технологический институт;

- Институт химического и нефтяного машиностроения;

- Институт управления инновациями;

- Институт нефти, химии и нанотехнологий;

- Институт полимеров;

- Институт технологий легкой промышленности, моды и дизайна;

- Институт управления, автоматизации информационных технологий;

- Институт пищевых производств и биотехнологий.

Статус национального исследовательского университета и передовые позиции КНИТУ как вуза, специализирующегося в области химической технологии, подтверждаются постоянным увеличением госзадания и объема подготовки кадров в магистратуре. В 2012 году университет обеспечил уникальный для российских вузов набор в магистратуру, план приема в которую значительно вырос и составил почти 900 мест (886 человек), и в которой в настоящее время обучается 1624 человек. При этом более трети магистрантов составляют выпускники вузов из Москвы, Санкт-Петербурга, Казани, Уфы, Самары и других городов. Всё это свидетельствует о том, что КНИТУ становится реальным российским центром подготовки кадров по приоритетным направлениям развития, и в первую очередь в области химической технологии.

В 2012 году университет успешно прошел аккредитационную экспертизу. Аккредитационной проверке подверглись 39 специальностей и направлений ВПО, 7 специальностей СПО, 42 программы аспирантуры. К аккредитации было представлено 186 учебных планов по всем представляемым образовательным программам, которые получили положительное заключение о соответствии образовательных программ требованиям ГОС ВПО.

В течение года было организовано и успешно проведено лицензирование 8 новых образовательных программ высшего, дополнительного профессионального образования и специальностей научных работников.

В феврале 2012 года вуз подтвердил соответствие установленным требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2008 (ИСО 9001:2008) и действующий статус своей сертифицированной системы менеджмента качества (СМК).

В отчетный период университет продолжил работу по интеграции в инновационную инфраструктуру России и Республики Татарстан. Благодаря усилиям научно-педагогических работников университета при координации проректора И.Ш. Абдуллина КНИТУ завершил процесс вхождения в программы инновационного развития компаний с государственным участием - ОАО «Газпром», ОАО «НК «Роснефть». Сегодня вуз входит в состав опорных вузов и участвует в реализации программ инновационного развития госкорпораций ОАО «Газпром», ГК «Ростехнологии», ГК «Росатом», ОАО «НК «Роснефть», ОАО «КАМАЗ», ОАО «Газпромнефть».

КНИТУ принимает участие в работе сформированных в России в 2010-2011гг. семи технологических платформ: «Текстильная и легкая промышленность» - в статусе вуза-организатора, «Национальная космическая технологическая платформа» - в качестве участника, а также в платформах «Биоэнергетика», «Глубокая переработка углеводородных ресурсов», «Медицина будущего», «Новые полимерные композиционные материалы и технологии», «Энерго- и ресурсосбережение в топливно-энергетическом комплексе».

В 2012 году КНИТУ совместно с ОАО «Связьинвестнефтехим» учредили некоммерческое партнерство «Камский инновационный территориально-производственный кластер», президентом которого назначен генеральный директор ОАО «Татнефтехиминвестхолдинг» Р.С. Яруллин. В состав кластера вошли предприятия нефтехимического и автомобилестроительного комплекса, научно- исследовательские и научно-образовательные учреждения, инфраструктурные организации, расположенные по месту географического расположения кластера. Заявка на создание кластера была признана победителем конкурсного отбора программ развития территориальных кластеров на включение в перечень пилотных программ развития инновационных территориальных кластеров, утверждаемый Правительством Российской Федерации. Совокупный объем проектов кластера из всех источников составляет 600 млрд. рублей.

На проектную мощность вышел крупнейший коммерциализуемый проект КНИТУ - Центр кластерного развития по переработке полимеров, который является эффективной формой практикоориентированной кузницы кадров и одновременно поддержки инновационного малого и среднего бизнеса в области переработки полимеров. Этот проект получил высокую оценку со стороны Президента Республики Татарстан Р.Н. Минниханова и Председателя правления руководства ОАО «РОСНАНО» А.Б.Чубайса во время визита последнего в ноябре 2011 года.

1 сентября 2011 года Президентом РТ Р.Н. Миннихановым, президентом компании «Yokogawa» Шузо Кайхори и ректором КНИТУ Г.С.Дьяконовым была торжественно открыта совместная лаборатория КНИТУ и компании «Yokogawa» в области автоматизации и систем управления технологическими процессами. Лаборатория и учебный класс оснащены оборудованием и программным обеспечением компании «Yokogawa». За прошедший учебный год уникальная лаборатория позволила совершить качественный рывок в подготовке специалистов в области автоматизации, что показали итоги защиты дипломных работ выпускников ИУАИТ (директор Р.К. Нургалеев), выполненных на базе лаборатории и высоко оцененных специалистами компании «Yokogawa».

Решением Ученого совета КНИТУ от 31.10.2011 года была принята идея интеграции инженерного и социально-экономического образования, осуществляемая под руководством Института управления инновациями КНИТУ (директор Р.И. Зинурова, деканы А.Р. Тузиков и Н.Ш. Валеева). В настоящее время в вузе реализуется 6 совместных магистерских образовательных программ.

В 2011/12 гг. КНИТУ успешно продолжил свое поступательное развитие в рамках пяти приоритетных направлений, сосредоточивших научный и образовательный потенциал университета:

ПНР 1 Химия и технология полимерных и композиционных материалов:

1. Создание научных основ и разработка новых энерго- ресурсосберегающих технологий в нефтехимии, а также модернизация действующих производств.

Научный руководитель: профессор А.Г. Лиакумович.

2. Разработка нанокомпозитных материалов для молекулярной электроники.

Научный руководитель: профессор Ю.Г. Галяметдинов.

3. Технология и переработка олигомеров, полимеров и композитов.

Научный руководитель: профессор Р.Я. Дебердеев.

4. Разработка и промышленное освоение производства новых полимерных материалов для выпуска конкурентоспособной продукции легкой промышленности.

Научные руководители: профессор В.В. Хамматова,

профессор Л.Н. Абуталипова.

1. Высокоэффективные энергонасыщенные материалы, изделия и инновационные технологии их изготовления и применения в оборонных и гражданских отраслях экономики.

Научные руководители: профессор А.В. Косточко,

профессор В.А. Петров.

2. Химическая физика превращений энергонасыщенных материалов, физика горения и взрыва, технологическая безопасность пожаро- и взрывоопасных производств.

Научные руководители: профессор И.А. Абдуллин,

профессор В.Я. Базотов.

3. Высокоэффективные энергоресурсосберегающие аппараты и технологии защиты окружающей среды от техногенных воздействий в оборонных и гражданских отраслях экономики.

Научные руководители: профессор А.Ф. Махоткин,

доцент И.Г. Шайхиев.

4. Синтез и разработка технологий инновационных энергетических, фармацевтических и биологически активных препаратов.

Научные руководители: профессор И.Ф. Фаляхов,

профессор Р.З. Гильманов.

ПНР 3 Комплексное освоение ресурсов углеводородного сырья:

1. Комплексные технологии добычи, подготовки и транспортировки нефти и нефтяных битумов.

Научный руководитель: профессор Н.Ю. Башкирцева.

2. Нефтепереработка и нефтехимия.

Научный руководитель: профессор Х.Э. Харлампиди.

3.Энергоресурсосберегающие, экологичные процессы и оборудование для их проведения.

Научные руководитель: профессор СИ. Поникаров.

ПНР 4 Нанотехнологии, наноматериалы:

1. Наноструктурированные натуральные и искусственные высокомолекулярные материалы, методы их плазмохимической и химической модификации.

Научный руководитель: профессор И.Ш. Абдуллин.

2. Наноструктурированные композиционные, керамические материалы, покрытия, тонкие пленки, биоматериалы, биосистемы, повышение их устойчивости к воздействию агрессивных сред и внешних факторов.

Научный руководитель: профессор Р.А. Кайдриков.

3. Физические, физико-химические, химические и биологические методы получения, модификации и диагностики наночастиц, нанообъектов и наноматериалов, их аттестация и обеспечение качества.

Научный руководитель: профессор А.Ф. Дресвянников

4. Квантово-химическое моделирование наносистем и физико-химических процессов.

Научный руководитель: профессор A.M. Кузнецов

ПНР 5 Энергоресурсосберегающие технологии перспективных

материалов:

1. Совершенствование биотехнологических процессов, создание интенсивных биотехнологий и их аппаратурного обеспечения.

Научный руководитель: профессор В.М.Емельянов.

2. Комплексная переработка биомассы в топливо, материалы и химические продукты.

Научный руководитель: профессор В.Н. Башкиров.

3. Системный анализ и управление в химической технологии и биотехнологии.

Научный руководитель: профессор Н.Н. Зиятдинов.

4. Повышение эффективности холодильного, компрессорного и вакуумного оборудования.

Научные руководители: профессор И.Г. Хисамеев,

профессор А.В. Бурмистров.

Программы развития университета были успешно выполнены в 2011 году в рамках этих направлений. Вуз отчитался перед Минобрнауки России по реализации этой программы, продемонстрировав достижение всех плановых показателей оценки ее эффективности группы А и получил высокую оценку экспертов.

В 2011 году вуз значительно нарастил потенциал научной и научно-производственной деятельности (проректор И.Ш. Абдуллин). Помимо традиционных грантов РГНФ, РФФИ, Федеральных целевых программ «Научные и научно- педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» и «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы», вуз продолжил практику выполнения контрактов для Минпромторга России. В рамках ФЦП «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 г. и дальнейшую перспективу» КНИТУ заключил с Минпромторгом России очередной госконтракт «Организация исследований, разработок и опытно-промышленного производства нового поколения материалов, в том числе полимерных композиционных, для медицинских инструментов многократного применения» на общую сумму 96 млн. руб.

Объём научно-исследовательских и научно-конструкторских работ, выполненных в университете за три последних года, составил более 2,4 млрд. руб. Общий объем доходов КНИТУ по результатам НИОКР из всех источников составил на конец 2011 года 890 млн. руб.

Проектные работы специалистов КНИТУ, а также промышленное внедрение разрабатываемых университетом новых технологий и продуктов в 2011 году составили более трети от совокупного бюджета университета. Для российских вузов подобный показатель является уникальным.

Значительным результатом научно-производственной деятельности сотрудников университета стали проекты, прошедшие экспертизу и принятые к реализации при поддержке фонда «Сколково»: «Опытно-промышленное производство обрабатывающего инструмента повышенной стойкости, применяемого в нефтедобыче, нефтехимии и машиностроении на основе нанотехнологий», «Производство сверхлегкого высокопрочного композиционного материала полиэтилен пластик на основе

2011/12 гг. стал для университета знаковым в плане значительного наращивания международного сотрудничества. За отчетный период число заключенных договоров о сотрудничестве с ведущими мировыми университетами и научно- исследовательскими центрами увеличилось на 34 (всего 88 действующих договоров).

Среди стратегически важных договоров и соглашений необходимо отметить договора с научно-образовательными центрами: США - Университет Пердью - шестой в рейтинге американских университетов, Университет Лихай - ведущий вуз по исследованию полимеров, Университет Северной Каролины; Канады - Университет Альберта, находящийся в богатейшей в Канаде провинции, обладающей большими запасами битумов, тяжелой нефти; Великобритании - Оксфорд, Лондон Метрополитен; Турции - Университет г. Ялова.

По итогам поездок сотрудников университета, которые курировал проректор по УМР A.M. Кочнев, в вузы Испании, Австрии, Турции и США, были заложены основы сотрудничества по программам двойных дипломов: сформированы методическая база, учебные планы, отобраны преподаватели и студенты, владеющие иностранными языками, благодаря реализации в КНИТУ программы создания языковой среды. Ряд образовательных программ (международная образовательная программа с Университетом г. Ялова (Турция) «Наука о полимерах и технологиях», совместная образовательная программа «Информационные системы и технологии» на уровне подготовки бакалавров и магистров с Университетом прикладных наук г. Мерзебурга, Германия) планируется запустить с сентября 2012 года.

В 2012 году произошел прирост на 41 %, по сравнению с предыдущим учебным годом, числа обучающихся из других стран. За последние 5 лет количество иностранных обучающихся увеличилось в пять раз и достигло цифры 1000 человек.

Отчетный период характеризуется значительным увеличением количества международных научных школ, число которых достигло 10. В октябре 2011 года на базе КНИТУ совместно с 1GIP было проведено крупное мероприятие международного масштаба - научная школа на тему «Высшее техническое образование как инструмент инновационного развития» (проректор В.Г. Иванов). Научный форум проходил при поддержке Российского мониторингового комитета IGIP совместно с Общественной палатой Республики Татарстан и Министерством образования и науки РТ при поддержке Российского союза ректоров. Национального фонда подготовки кадров, Ассоциации инженерного образования России, Ассоциации технических университетов РФ, Международной Академии наук высшей школы.

Итоги деятельности филиальной сети (проректор И.А. Абдуллин), демонстрируют высокий уровень участия в выполнении основных показателей деятельности вуза и программы его развития, в частности.

Только в 2012 году из средств программы развития направлено 8 млн. рублей на развитие филиалов. В филиалах вуза полностью выполнен план приема, причем в Бугульминском филиале показатели приема на очное отделение увеличились на 28 % по сравнению с 2011 годом.

В 2012 году вышла на новый уровень работа в области дополнительного профессионального образования (проректор В.Г.Иванов), в том числе по повышению квалификации научно-педагогического персонала в ведущих мировых научных университетских центрах, а также организация профессиональной переподготовки и повышения квалификации специалистов из сторонних организаций по перспективным направлениям развития университета. В 2011/2012 учебном году в КНИТУ повысили квалификацию, прошли стажировку, профессиональную пере подготовку 4092 руководителя и специалиста ведущих предприятий Республики Татарстан и Российской Федерации.

Важнейшей вехой в воспитательной работе университета (проректор Л.Н. Абуталипова) стала победа на республиканском конкурсе «Студент года 2011». Решением Координационного совета по воспитательной работе при Совете ректоров вузов РТ и президиума PMOO «Лига студентов» РТ КНИТУ стал обладателем Гранпри конкурса в номинации «Вуз года» - лавной номинации ежегодной республиканской премии «Студент года». Эту награду ректор КНИТУ Герман Дьяконов получил из рук Президента Республики Татарстан Рустама Минниханова. Студенты университета также стали лауреатами конкурса в 8 номинациях.

В марте 2012 года Учебно-воспитательный центр совместно со Студенческим научно-техническим обществом и кафедрой логистики и управления разработал программу развития студенческого самоуправления и выиграл конкурс Минобрнауки России на получение гранта в размере 25 млн. руб.

Высокое качество подготовки специалистов в университете демонстрируют разнообразные формы стипендиального поощрения студентов. Лучшие студенты университета, достигшие выдающихся успехов в учебе и научной деятельности, дополнительно к академической стипендии получили стипендии Президента Российской Федерации, Правительства Российской Федерации, специальную государственную стипендию Правительства Республики Татарстан, повышенную стипендию

Руководители: к.х.н. Бушмаринов И.С., к.х.н. Голубь А.С.

В обеих упомянутых областях дисульфид молибдена применяется в виде дисперсного материала. Его наноразмерные модификации обладают лучшими смазочными характеристиками и каталитической активностью по сравнению с кристаллическим дисульфидом молибдена.

Нами проведен синтез серии образцов наночастиц дисульфида молибдена и исследована зависимость их морфологических характеристик от условий синтеза.

Для двух образцов проведены термохимические исследования в области температур 25-850ºС. Исследованы процессы упорядочения наночастиц при нагревании и оценен размер областей когерентного рассеяния в различных кристаллографических направлениях. Показано, что даже при отжиге при 850ºС структура наночастиц остается разупорядоченной, размер частиц остается относительно малым (Рис. 1).

По изменению вида дифрактограмм образцов и зависимости межслоевого расстояния от температуры был обнаружен необратимый фазовый переход при T~100ºC, подтвержденный результатами ДСК. Доказано, что данный переход связан с переносом заряда на слои MoS₂ в процессе синтеза наночастиц и последующим снятием этого заряда при термическом или химическом воздействии.

Показано, что размер областей когерентного рассеяния в различных кристаллографических направлениях сильно отличается, что обусловлено анизотропной структурой нанодисперсного дисульфида молибдена.

Рис. 1. Дифрактограмма кристаллического MoS₂ (синяя линия) и образца 2, свежеосажденного (черная линия) и после (красная линия) прогрева до 850°С.

Схема структуры пор для модифицированной наночастицами мембраны в соответствии с моделью полуэластичности пор

В данной работе описана модификация анионообменной мембраны AMEX методом in situ, заключающимся в синтезе наночастиц допанта в порах уже готовой мембраны, для получения нитратселективного композита. В качестве допанта выступает оксид церия, отличительным свойством которого является способность к селективной хемосорбции нитрат-ионов. В качестве прекурсора для синтеза оксида церия in situ используются Ce(NO₃)₃⋅9H₂O и (NH₄)₂[Ce(NO₃)₆].

В ходе исследования определено влияние начальных условий синтеза на количественное содержание оксида в мембране. Исследованы ионная проводимость и диффузионная проницаемость мембран в различных ионных формах. Для большинства модифицированных мембран обнаружено увеличение селективности анионного переноса. Также в результате модификации наблюдается значительное возрастание подвижности нитрат-иона, что говорит о потенциальной возможности использования подобных материалов в качестве мембран для селективного выведения нитратов.

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА ИЗ РАСТВОРА HAuCl₄

Руководитель доцент Еремина Е.А.

Цель настоящей работы состояла в синтезе наночастиц золота дендритной формы путем восстановления раствора золотохлористоводородной кислоты раствором сульфата гидразония и выявлении механизма процесса формирования наночастиц золота.

Рис. 1. Изменение интенсивности полосы плазмонного резонанса золота (λ = 591-620 нм).

Исследование кинетики процесса формирования наночастиц золота проводили при помощи метода УФ-видимой спектроскопии. Для каждой кривой, приведенной на рис. 1, можно выделить три участка: 1- индукционный период стадии зародышеобразования наночастиц золота, 2 - стадия роста зародышей, 3- стадия коагуляции и образования агрегатов золота. Продолжительность каждого участка зависит от количества восстановителя. Увеличение количества восстановителя приводит к сокращению индукционного периода, ускорению стадии роста и более быстрому образованию агрегатов. Сигмоидный характер полученных кривых свидетельствует об автокаталитическом механизме реакции, обусловленном появляющимися наночастицами золота.

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ МАССИВОВ КАНТИЛЕВЕРОВ НА ОСНОВЕ ПОРИСТОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

Руководитель к.х.н. Бойцова О.В.

Перспективным материалом для получения микромеханических систем является анодный оксид алюминия, обладающий уникальными механическими свойствами в широком температурном интервале и устойчивый в химически агрессивных средах. Благодаря высокоразвитой пористой структуре, при использовании анодных пленок для получения кантилеверов возможно достижение большей чувствительности по сравнению с кремниевыми аналогами. Кроме того, возможность в широком диапазоне варьировать параметры пористой структуры (диаметр пор, расстояние между каналами) позволяет управлять механическими свойствами получаемых кантилеверов.

Целью данной работы является создание кантилеверов на основе пористого оксида алюминия и исследование их свойств. Для структурирования оксидного слоя в работе применяли метод химической фотолитографии. Экспериментально установлено, что толщина пористой пленки анодного оксида алюминия линейно зависит от пропущенного заряда с коэффициентом пропорциональности 1,92 Кл/(мкм*см²). Оптимизированы условия проведения фотолитографического процесса. Показано, что отражающей способности поверхности анодного оксида алюминия достаточно для детектирования колебаний кантилевера. С увеличением толщины пористой балки ее жесткость увеличивается, что приводит к увеличению резонансной частоты перпендикулярных колебаний. Общий вид амплитудно-частотной характеристики кантилеверов не зависит от области детектирования, а интенсивность анализируемого сигнала уменьшается при перемещении лазерного луча от конца к основанию балки.

Экспериментально установлено, что при механическом возбуждении кантилеверов возникают как колебания перпендикулярные поверхности балки, так и торсионные. Добротность нормальных колебаний возрастает при помещении кантилевера из атмосферного воздуха в вакуум (10^-5 мбар). Было выяснено, что сдвиг пиков, соответствующих нормальным колебаниям, при помещении кантилевера из атмосферного воздуха в вакуум (10^-5 мбар), происходит в сторону более высоких частот.

Предложен мульти-резонансный метод определения коэффициента жесткости пористого оксида алюминия. С его помощью был выяснен коэффициент жесткости для пористого оксида алюминия, полученного при 40 В в 0,3 М щавелевой кислоте, равный 140 ГПа. Теоретически рассчитанные резонансные частоты, соответствующие нормальным и торсионным колебаниям, согласуются с полученными экспериментально АЧХ.

Синтез наночастиц магнетита и их поверхностная модификация биоинертными оболочками
Студент 2 курса Кочетков И.Р.

Руководитель: асс. к.х.н. Гольдт А.Е.

Из литературных данных известно, что одним из подходов, позволяющим эффективно предотвращать агрегацию магнитных наночастиц, является создание структур «ядро-оболочка», где магнитное ядро может покрываться различными, как органическими, так и неорганическими соединениями[2].

Целью работы явилось создание структур ядро-оболочка с магнитным ядром на основе магнетита, покрытого слоем из диоксида кремния варьируемой толщины. В ходе эксперимента были получены образцы магнетита с различной морфологией с использованием методов соосаждения, в гидрофобной оболочке из олеиновой кислоты, путем фазового превращения из «зеленой ржавчины» и проведена их поверхностная модификация по методу Штобера.

Метод Штобера заключается в гидролизе алкоксидов кремния в водно-спиртовой среде в присутствии водного раствора аммиака в качестве катализатора.

Полученные образцы были охарактеризованы с помощью методов: РФА, РЭМ, СЭМ, ДСР и магнитных измерений.

При соосаждении солей железа, образуются сферические наночастицы с размером 10 нм собирающиеся в большие агрегаты, синтез из «зеленой ржавчины» приводит к получению хорошо закристаллизованных частиц призматической формы с размером ~ 280 нм, формирование гидрофобной оболочки из олеиновой кислоты на поверхности магнетита, даёт возможность получать суперпарамагнитные частицы со средним размером ~ 7 нм.

Покрытие диоксидом кремния Fe₃O₄ из «зеленой ржавчины» позволяет создать оболочку толщиной 15 нм, однако из-за магнитных взаимодействий между частицами, достаточно сложно добиться отдельного покрытия каждой частицы.

Была предпринята попытка сконцентрировать несколько суперпарамагнитных, гидрофобных частиц магнетита в рамках одной микросферы из диоксида кремния с целью увеличения значений намагниченности, в результате покрытия формируются «слепленные» между собой микросферы диаметром ~ 150 нм, внутри которых находятся частицы магнитной фазы.

Было установлено, что для создания равномерного покрытия частиц оболочкой из SiO₂ необходимо использовать разбавленные золи наночастиц, что препятствует агрегации Fe₃O₄ за счёт магнитных взаимодействий в процессе синтеза.
Литература

1. S. Mornet, S. Vasseur, et al. J. Mater. Chem., 2004, 14, P. 2161–2175

2. P.-W. Lee, S.-H. Hsu, et al. Biomaterials, 2010, 31, P 1316–1324

ПОЛУЧЕНИЕ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО NdCaCoO_4-δ

Студент 2 курса Малышев С. А.

Руководитель к.х.н., в.н.с. Шляхтин О. А.

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Химический факультет

hard99m@yandex.ru
Актуальной задачей современного материаловедения является создание селективных гетерогенных катализаторов для высокотемпературных процессов окисления. В связи с этим особое внимание уделяется оксидным материалам с высокой кислород-ионной проводимостью. Изучение каталитических свойств NdCaCoO_4-δ в реакции окисления метана [1] показало, что в интервале температур 900-1000 ⁰С соединение обладает стопроцентной селективностью по отношению к синтез-газу.

В данной работе предложен способ синтеза высокодисперсного кобальтата неодима-кальция, основанный на термическом разложении прекурсора, для получения которого использовалась модификация криогель-метода, описанного в работе [2]. Данный метод включает в себя соосаждение катионов из водного раствора, замораживание осадка и его последующую сублимационную сушку. Установлено, что оптимальная температура синтеза NdCaCoO_4-δ из криогель-прекурсора составляет 800 ⁰С, при этом средний размер кристаллитов равен 200 нм. В то же время дополнительная изотермическая выдержка однофазного образца в течение 4 часов при температуре 1000 ⁰С приводит к увеличению среднего размера кристаллитов до 1-2 мкм и образованию крупных агломератов.

Для ограничения диффузионных процессов, приводящих к росту кристаллитов оксидного порошка при высоких температурах, в настоящей работе предложено использовать допирование поверхности NdCaCoO_4-δ небольшими количествами оксида, инертного по отношению к кобальтату в условиях эксплуатации катализатора (900-1000 ⁰С). В качестве инертных добавок предполагалось использовались Al₂O₃, ZrO₂, MgO и Gd_0.15Ce_0.85O₂. При этом было установлено, что контакт NdCaCoO_4-δ с оксидами алюминия и циркония при 1000 ⁰С приводит к его распаду, поэтому в качестве инертной добавки предложено использовать MgO. Для получения кобальтата неодима-кальция с оксидом магния на поверхности кристаллитов использовался метод криопропитки гидроксокарбонатного прекурсора раствором нитрата магния. Последующий отжиг такого прекурсора при 1000 ⁰С в течение 4 часов приводит к уменьшению среднего размера кристаллитов до 300-400 нм уже в присутствии 2 % MgO. Кроме того, установлено, что присутствие MgO способствует заметному уменьшению размера областей когерентного рассеяния. Это позволяет сделать вывод о том, что допирование оксидом магния замедляет процессы кристаллографического упорядочения кобальтата при термической обработке композита NdCaCoO_4-δ – MgO.

Литература

1. 
   Дедов А.Г., Локтев А.С., Мазо Г.Н. и др., Доклады АН, 2011, 441(5), 635-638.
   
2. 
   G. M. Pajonk, M. Repellin-Lacroix, S. Abouarnadasse et al., J. Non-Cryst. Solids, 1990, 21, 66-67.
   

Руководитель н.с. Напольский К. С.

Целью работы является формирование магнитоплазмонных инвертированных опалов и исследование магнитооптических свойств полученных образцов.

На первом этапе работы синтезировали монодисперсные полистирольные микросферы методом полимеризации C₆H₅CH=CH₂ в присутствии инициатора K₂S₂O₈. По данным динамического светорассеяния диаметры микросфер в полученных трех суспензиях равны D₁=400 ± 15 нм; D₂=560 ± 25 нм; D₃=600 ± 20 нм. Коагуляционную устойчивость коллоидных растворов оценивали, исходя из измерения электрофоретической подвижности. Было выяснено, что синтезированные микросферы образуют стабильные водные суспензии, состоящие из отрицательно заряженных частиц, и ζ-потенциал суспензий равен ζ₁=–43 мВ; ζ₂=–41 мВ; ζ₃=–45 мВ, соответственно. Далее проводили формирование коллоидных кристаллов на проводящих подложках методом вертикального осаждения микросфер при приложении постоянного электрического поля перпендикулярно подложкам. Анализ структуры и оптических свойств коллоидных кристаллов проводили с помощью растровой электронной микроскопии и оптической спектроскопии. Пленки коллоидных кристаллов использовались в качестве матриц при электрохимическом формировании металлических инвертированных опалов. Магнитоплазмонные структуры получали в следующей последовательности: 1) электрохимическое осаждение Ni и Co в пустоты коллоидных кристаллов (толщина электролитического осадка = 0,4; 0,6 и 0,8 диаметра микросфер матрицы); 2) нанесение слоя благородного металла (Au, Ag) толщиной 10 нм на поверхность инвертированных опалов методом магнетронного распыления. Электроосаждение никеля проводили из электролита состава 0,6 M NiSO₄, 0,1 M NiCl₂, 0,3 M H₃BO₃, 3,5 M C₂H₅OH в потенциостатическом режиме при Е_d = −0,9 В относительно Ag/AgCl электрода сравнения. В качестве электролита кобальтирования был выбран электролит состава 0,2 M CoSO₄, 0,3 M H₃BO₃, 0,5 M Na₂SO₄, 3,5 M C₂H₅OH. Со осаждали при Е_d = −0,8 В относительно Ag/AgCl электрода сравнения.

СОЛИ СТРОНЦИЯ С ПАРАВОЛЬФРАМАТ Б-АНИОНОМ
Студентка 3 курса Мельник Н. А.

Руководитель канд. хим. наук Радио С. В.

Выделенные соли охарактеризованы методами химического анализа, ИК-спектроскопии (FTIR Spectrum BXII), рентгеноструктурного анализа (Xcalibur-3) и сканирующей электронной микроскопии (JSM-6490 LV).

Методом рентгеноструктурного анализа впервые проведена расшифровка структуры монокристаллов Na₆Sr₂[W₁₂O₄₀(OH)₂]∙24H₂O (рис.): моноклинные, P2₁/n, a = 12.5435(3) Ǻ, b = 12.1544(3) Ǻ, c = 18.8080(4) Ǻ, β = 93.440(2)°, V = 2862.28(12) Ǻ³. Полученные структурные данные по межатомным расстояниям W–O, Sr–O, Na–O и значения валентных углов Sr–O–W, W–O–W, Na–O–W могут быть использованы научной общественностью как справочный материал.



Рисунок –– Упаковка полиэдров в структуре Na₆Sr₂[W₁₂O₄₀(ОН)₂]∙24H₂O: а) вдоль оси Y; б) в кристаллографической плоскости (101). (полиэдры NaO₆ и NaO₇ обозначены белым цветом, WO₆ – синим, SrO₉ – желтым, атомы кислорода молекул воды – красными точками)
Установлено, что в структуре Na₆Sr₂[W₁₂O₄₀(OH)₂]∙24H₂O соединение паравольфрамат Б-анионов [W₁₂O₄₀(OH)₂]^10– в слое осуществляется как полиэдрами SrO₉, так и октаэдрами NaO₆, а образование трехмерной структуры происходит за счет полиэдров NaO₆ и NaO₇.

Методом SEM показано, что кристаллизующийся из раствора Sr₅[W₁₂O₄₀(OH)₂]∙27H₂O представляет собой нити с сечением 0.5―1 мкм, после перетирания которых происходит образование порошка с размером зерен до 500 нм. После перетирания кристаллов Na₆Sr₂[W₁₂O₄₀(OH)₂]∙24H₂O они представляет собой порошок с частицами размером до 0.5 мкм.

Методом ДТА изучены процессы термолиза Sr₅[W₁₂O₄₀(OH)₂]·27H₂O и Na₆Sr₂[W₁₂O₄₀(OH)₂]∙24H₂O. Методом ИК-спектроскопического анализа показано, что анион [W₁₂O₄₀(OH)₂]^10– в структуре Na₆Sr₂[W₁₂O₄₀(OH)₂]∙24H₂O остается устойчивым после прокаливания при 200ºС, после чего происходит его разрушение.

НОВЫЙ СИНТЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОЛУЧЕНИЮ КОМПЛЕКСОВ МЕДИ(II) И НИКЕЛЯ(II) С ПРОТЯЖЁННОЙ СТРУКТУРОЙ.

СВОЙСТВА NO[M(NO₃)₃] (M=Ni, Cu) И Ni(NO₃)₂
Студент 2 курса Меркулова А. В.

Руководитель д.х.н., доц. Морозов И.В.

Разработанный нами синтетический подход к получению монокристаллов заключается во взаимодействии нитрата металла с оксидами азота(IV) и (V) в азотнокислом растворе в запаянной ампуле. Данный метод позволяет изменять соотношение HNO₃ и N₂O₄ и, тем самым, влиять на растворимость продукта. Монокристаллы были получены медленным охлаждением из горячего раствора (диапазон температур Т = 65  0 °С). С использованием нового синтетического подхода получены крупные (50-100 мг) монокристаллы нитратокупрата нитрозония NO[Cu(NO₃)₃]. Измерения температурной зависимости магнитной восприимчивости показали наличие антиферромагнитного упорядочения. По данным неупругого рассеяния нейтронов температура упорядочения вдоль кристаллографической оси b спинов атомов Cu составила 150К. Антиферромагнитное упорядочение цепей происходит лишь при температуре 0.58К, что было установлено по данным температурной зависимости теплоемкости, а также мюонной спектроскопии.

Этим же методом был синтезирован однофазный поликристаллический образец NO[Ni(NO₃)₃]. Размер полученных кристаллов позволил впервые установить кристаллическое строение NO[Ni(NO₃)₃] методом рентгеноструктурного анализа. Полученное соединение кристаллизуется в моноклинной сингонии: пространственная группа P 21/n, с параметрами a = 7,4035(3), b = 10.1944(3), c = 9.0757 Å, β = 92.605, R = 0.039. В отличие от слоистого NO[Cu(NO₃)₃] нитратоникеллат нитрозония имеет строение трёхмерного анионного каркаса [Ni(NO₃)₃]^– с катионами NO⁺ в его полостях. Атомы никеля монодентатно координируют шесть мостиковых нитратных групп, образуя искаженный октаэдрический полиэдр [NiO₆]. В плоскости можно выделить бесконечные слои, в которых каждый атом никеля связан с четырьмя другими (расстояния 5.25 и 5.73 Ǻ). Нагреванием NO[Ni(NO₃)₃] в условиях динамического вакуума получен однофазный образец Ni(NO₃)₂. Температура разложения вещества составила 125°С Согласно исследованию Т-зависимости магнитной восприимчивости в нитрате никеля наблюдается ферромагнитное упорядочение при температуре 5.5 К.
Тонкопленочные мультиферроики со структурой LuFe₂O₄.
Студент 4 курса Плохих А.В.

Руководитель профессор Кауль А.Р.

Целью настоящей работы разработка нового метода синтеза и исследование тонких эпитаксиальных пленок LuFeMO₄ (M=Fe, Mg, Cu). Синтез осуществляется методом MOCVD прекурсорных тонких пленок системы Lu-Fe-O (Lu:Fe=1:2), Lu-Fe-Mg-O (Lu:Fe:Mg=1:1:1), Lu-Fe-Cu-O (Lu:Fe:Cu=1:1:1) с последующим отжигом недопированных пленок в контролируемой атмосфере с низким рО₂. На данном этапе работы были получены прекурсорные пленки Lu-Fe-O, Lu-Fe-Mg-O, Lu-Fe-Cu-O на подложках (111)ZrO₂(Y₂O₃), (111)Mg0, (111)MgAl₂O₄, (0001)Al₂O₃ при различных условиях осаждения. Осаждение проводили из паров дипивалоилметанатов Lu(thd)₃, Fe(thd)₃, Cu(thd)₂ и Mg(thd)₂. Смеси бета-дикетонатов, взятые в определенных стехиометрических отношениях, дозировали в импульсный испаритель, после чего полученный пар поступал в реактор с горячими стенками. Все прекурсорные пленки были изучены методами рентгено-спектрального и рентгенофазового анализа.

С помощью РФА показано, что в оптимизированных по катионному составу прекурсорных пленках содержатся фазы гексагонального феррита LuFeO₃ (фаза, стабилизированная эпитаксией) и Fe₂O₃. При последующем отжиге с геттером Fe/FeO при температурах Т=800 и 890°С наблюдалось частичное восстановление пленок с образованием фазовых ансамблей, включавших искомую фазу LuFe₂O₄ Так, после отжига при 800^оС полученные пленки состояли из смеси оксидов LuFe₂O₄, FeO и Lu₂O₃ (а), а при 890^оС из LuFe₂O₄, Lu₂Fe₃O₇ и Fe₃O₄ (б). Оба фазовых ансамбля соответствуют имеющимся в литературе фазовым диаграммам [1] и образуются по равновесным реакциям восстановления (а) и окисления (б) фазы LuFe₂O₄ Оптимизируются условия отжига для получения строго однофазных эпитаксиальных пленок, что необходимо для корректного исследования их магнитных и сегнетоэлектрических свойств. Установлено, что фаза LuFe₂O₄ растет в ориентированном виде относительно подложки ZrO₂(Y₂O₃): <0001> LuFe₂O₄ // <111> ZrO₂(Y₂O₃).

НОВЫЕ ФТОРИД-ПНИКТИДЫ ЩЗЭ – ЦИНКА, КАДМИЯ, МАРГАНЦА СО СТРУКТУРОЙ LaOAgS
Студент 2 курса Плохих И.В.

Руководитель доцент Чаркин Д.О.

В нашей работе систематически исследованы фторид-пниктиды щелочноземельных металлов – марганца, цинка и кадмия. Синтез поликристаллических образцов проводили традиционным керамическим методом по методикам [4] в атмосфере осушенного аргона. Условия синтеза и состав исходных смесей несколько отличаются для соединений стронция (где необходим заметный избыток Sr и небольшой – SrF₂) и бария (где оптимальный состав шихты близок к стехиометрическому).

Нами получено более 10 новых соединений c Ae = Sr и Ba и не обнаружено ни одного соединения кальция. Соединения кадмия получены только с Ae = Ba. Это наблюдение можно объяснить различиями в размерах слоев [Ae₂F₂]²⁺ и [M₂Pn₂]^2-, где M – переходный металл. Они очень велики в случае Ae = Ca и M = Cd и существенно уменьшаются при переходе к Ae = Ba. В последнем случае, по-видимому, для M = Zn и Mn становится возможным существование висмутидов BaFZnBi и BaFMnBi. Наличием геометрических ограничений соединения цинка и кадмия отличиаются от валентно-изоэлектронных оксохалькогенидов AeFTCh (T = Cu, Ag; Ch = S, Se, Te), где выделены все возможные соединения, включая SrFAgTe [5]. Таким образом, слои [Zn₂Pn₂]^2- ([Cd₂Pn₂]^2-) оказываются существенно более жесткими к деформациям по сравнению с [Cu₂Ch₂]^2- и [Ag₂Ch₂]^2-, соответственно. Висмутиды должны находиться на пределе устойчивости структурного типа LaOAgS и пока что не выделены нами в чистом виде. По аналогии с соединениями Sr, можно предсказать существование изоструктурных фаз с двухвалентным Eu и, возможно, Sm. Для избранных представителей (SrFMnP, SrFMnAs, SrFMnSb, SrFZnAs, BaFZnAs, BaFCdP, BaFCdAs) методом Ритвельда уточнены кристаллические структуры. В отличие от LnOMnAs, соединения AeFMnAs (Ae = Sr, Ba) проявляют зонный магнетизм.

Литература

1. M. Palazzi, S. Jaulmes. Acta Cryst. 1981. 37. 1337 – 1339.

2. S. J. Clarke, P. Adamson, S. J. C. Herkelrath, O. J. Rutt, D. R. Parker, M. J. Pitcher, C. F. Smura. Inorg. Chem. 2008, 47, 8473 - 8486.

3. R. Pöttgen, D. Johrendt. Z. Naturforsch. 2008. 63. 1135 – 1140.

4. H. Kabbour, L. Cario, F. Boucher. J. Mater. Chem. 2005. 15. 3525 – 3531.

5. D.O. Charkin, A.V. Urmanov, S.M. Kazakov. J. Alloys and Compd. 2012. 516. 134-138.

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ СОСТАВА LiMn_1xZn_xBO₃
Студент 2 курса Прокопкина Т. А.

Руководители Стафеева В.С., Панин Р.В., Антипов Е.В.

В зависимости от природы и ионного радиуса М, бораты LiMBO₃ могут кристаллизоваться в трех структурных типах с гексагональной (h), моноклинной (m) и триклинной (a) симметрией элементарной ячейки. Проведенное сопоставление h- и m-модификаций LiMnBO₃ продемонстрировало предпочтительность последней с точки зрения обратимой интеркаляции-деинтеркаляции лития [1]. Из литературы [2] известно, что к стабилизации структуры с моноклинной сингонией приводит замещение марганца на элемент меньшего радиуса, в качестве которого в настоящей работе выбрали катион цинка. Таким образом, целью настоящей работы являлся синтез и рентгенографическое исследование фаз LiMn_1-xZn_xBO₃ с различными значениями x, а также стабилизация моноклинной структуры, как наиболее перспективной для использования в качестве катодных материалов для ЛИА.

Синтез указанных соединений проводили твердофазным методом. Анализ образцов, отжиг которых проводился в токе высокочистого аргона, показал, что в образцах в качестве примеси присутствовала фаза Zn_1-xMn_xMn₂O₄, содержащая окисленный марганец. Для корректировки условий синтеза были проведены термодинамические расчеты необходимого диапазона парциальных давлений кислорода в системе, на основании результатов которых был подобран металл-оксидный геттер Ni/NiO. Это позволило получить новые твердые растворы состава LiMn_1-xZn_xBO₃ (х = 0.1, 0.15, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.9) отжигом исходных компонентов в отпаянных кварцевых ампулах с геттером при температуре 750ºС в течение 20 часов. Все полученные образцы были охарактеризованы рентгенографически.

Результаты РФА полученных образцов показали, что при 0.1≤x≤0.5 указанный твердый раствор кристаллизуется в моноклинной сингонии, а при x≥0.6 - в триклинной. Заметной области гомогенности по х для гексагональной фазы обнаружено не было. Зависимость объема элементарной ячейки LiMn_1-xZn_xBO₃ от x для всех модификаций подчиняется правилу Вегарда.

Для образцов твердого раствора с x=0.15 и x=0.6 по данным порошковой рентгеновской дифракции было проведено полнопрофильное уточнение структуры с использованием в качестве структурной модели m-LiMnBO₃ и LiZnBO₃ соответственно. В результате уточнения были получены низкие факторы недостоверности и хорошее соответствие между рассчитанным и экспериментальным профилем. Рассчитанные значения суммы валентных усилий свидетельствуют о соблюдении локального баланса зарядов. Полученные результаты уточнения подтвердили отсутствие упорядочения катионов марганца и цинка в структуре.
Литература.

1. J.C. Kim, C.J. Moore, B. Kang, G. Hautier, A. Jain, G. Ceder, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A309.

2. A. Yamada, N. Iwane, S. Nishimura, Y. Koyama, I. Tanaka, J. Mater. Chem. 2011, 21, 10690.
СИНТЕЗ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПЛАТИНЫ НА ОСНОВЕ

ДИОКСИФУНКЦИАНАЛИЗИРОВАННОГО ДИНИТРОБЕНЗОФУРОКСАНА
Студентка 2 курса Ситало А. В.

Руководитель: к.х.н., доцент Гусева Е. В.

Целью нашей работы являлось изучение закономерностей комплексообразования, синтез комплексных соединений платины с 4,6-динитро-1-оксобенз-[6,5-c]-2,1,3-оксадиазолдиолом-5,7 и исследование некоторых свойств.

В качестве объекта исследования в данной работе выступает реакция комплексообразования между тетрахлоридом платины и динатриевой солью 4,6-динитро-1-оксобенз-[6,5-c]-2,1,3-оксадиазолдиол-5,7 (Na₂DODNBF). Для определения возможности протекания реакции и подбора оптимальных условий комплексообразования проводились предварительные исследования с варьированием стехиометрических соотношений исходных веществ, температуры и растворителя. На основе полученных закономерностей проводился синтез и определялся состав и характер координации лиганда с помощью ряда физико-химических и спектральных методов. Для возможности дальнейшего практического использования проводился виртуальный скрининг биологической активности.

Методом молярных отношений установлен факт комплексообразования в системе «тетрахлорид платины  Na₂DODNBF». При избытке тетрахлорида платины наблюдается образование полиядерных форм комплексов, на что указывают данные pH-метрии, кондуктометрии и электронной спектроскопии; при избытке лиганда происходит образование комплексов состава 1:1, что подтверждается совокупностью физико-химических и спектральных методов (ИК-, КР-, ЭПР, электронная спектроскопия, кондуктометрия, рентгенофлуоресцентный анализ, пламенная фотометрия) при анализе выделенных в твердом виде продуктов реакции. Наибольший выход продукта наблюдается при проведении реакции в среде «вода-ацетон». Продукт, выделенный в твердом виде, представляет нейтральный диамагнитный комплекс платины(II) с 4,6-динитро-1-оксобенз-[6,5-c]-2,1,3-оксадиазолдиолом-5,7, в котором от лиганда в координирование вовлекаются атом кислорода нитрогруппы и атом азота бензофуроксанового цикла и также присутствуют связи PtCl и Pt O_{коор.вода}. Редокс-процессу Pt⁴⁺Pt²⁺ способствуют сильные π-акцепторные свойства лиганда и растворитель. Виртуальный скрининг биологической активности показал высокую противоопухолевую активность (94%) данной структуры.