ФХ-2022

С.С. Налимова¹, З.В. Шомахов², К.В. Герасимова¹, К.Н. Пунегова¹, А.М. Гукетлов², Р.М. Калмыков^2
1 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
² ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: В работе показаны возможности применения композитных структурZnO-Fe в качестве газочувствительных слоев для детектирования паров органических растворителей на примере изопропилового спирта. Композитные структуры получены на основе наностержней оксида цинка, синтезированных гидротермальным методом, за счет изменения их состава при выдержке в растворе сульфата железа. Исследование химического состава поверхности проводили с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Показано, что при использовании раствора сульфата железа с концентрацией 0,025 моль/л на поверхности наблюдаются атомы железа и цинка. Повышение концентрации раствора до 0,05 моль/л приводит к осаждению частиц оксида железа на поверхность слоя наностержней. Исследование газочувствительных характеристик проводили при температуре 250°С при воздействии паров изопропилового спирта в диапазоне концентраций от 200 до 1000 млн−1. Установлено, что величина отклика композитных структур ZnO-Fe (0,025) превышает соответствующее значение для наностержней оксида цинка, что может быть обусловлено большим содержанием кислородных вакансий в композитном образце.
Ключевые слова: оксид цинка, газовые сенсоры, композитные наноструктуры, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, органические растворители

П.А. Николайчук
Курганский государственный университет

Аннотация: В настоящем обзоре описываются выполненные за последние два десятка лет исследования, посвящённые электроосаждению наночастиц серебра на поверхности углеродных электродов и их использованию в аналитической химии. Обычно используются графитовые или стеклоуглеродистые электроды (в том числе, полученные методом послойной печати), а электроосаждение выполняется из растворов нитратов калия и серебра в течение нескольких минут. Наночастицы серебра или модифицированные нанокомпозиты, включающие наночастицы серебра, затем закрепляются на поверхности электродов, и полученные электрохимические сенсоры способны определять различные соединения с использованием различных вольтамперометрических методов с прекрасной избирательностью и очень хорошими линейностью и сходимостью. Описанные методы анализа позволяют определять в микрограммовых количествах пероксид водорода, глюкозу, холестерин, метилпаратион, ионы Pb²⁺, хлорамфеникол и метронидазол, доксорубицин, энтакапон, тирозин и триптофан, ламотриджин, хром (VI), сурьму (III), тринитротолуол, олигонуклеотиды и бактерии синегнойной палочки.
Ключевые слова: наночастицы серебра, стеклоуглеродистый электрод, графитовый электрод, электроосаждение, электроанализ, вольтамперометрия

В.М. Скачков
ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»

Аннотация: Проведено исследование по изменению твердости диффузионно-твердеющего припоя на основе легкоплавкого сплава галлия: галлий-олово-цинк при взаимодействии с порошком сплава медь-олово (ПМОСФ5) в нормальных условиях (температура 25°С) и подвергнутого низкотемпературной (125°С) термической обработке. Механические свойства оценены измерением микротвердости через
различные промежутки времени. Проведен дифференциально-термический анализ, с расчетами термические эффекты. Методом рентгенофазового анализа определены образующиеся в результате диффузионного твердения фазы, проведено сравнение параметров кристаллических решеток фаз при различных условиях диффузионного твердения. Показано, что при различных температурах обработки образуются разные фазы – наноразмерные интерметаллические соединения, а с помощью сканирующего электронного микроскопа показана фаза выделяющегося в результате физико-
химических превращений олова. Экспериментально доказано, что диффузионно-твердеющий припой без термической обработки медленно набирает твердость, и через 60 суток по твердости приближается к образцу подвергнутому нагреву, который тоже продолжает очень медленно набирать твердость. Показано, что диффузионно-твердеющие припои после шестичасовой низкотемпературной обработки еще не достигают физико-химического равновесия.
Ключевые слова: композиционные диффузионно-твердеющие припои, экзотермические эффекты, свойства, микротвердость, дифференциально-термический анализ, рентгенофазовый анализ

В.М. Скачков, Л.А. Пасечник, И.С. Медянкина, Н.А. Сабирзянов
ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»

Аннотация: В статье рассмотрено регулирование свойств диффузионно-твердеющего припоя на основе легкоплавкого сплава галлий-олово-цинк и порошка сплава медь-олово посредством введения инертных порошков металлического вольфрама, после термической обработки при невысоких температурах (125°С) оценена микротвердость композиционных диффузионно-твердеющих припоев с содержанием вольфрама: 5, 10, 15 и 20%. Показано, что термическая обработка при невысоких температурах в течение 6 часов не приводит припой к достижению равновесного состояния, физико-
химические превращения еще продолжаются, что показывает увеличение твердости образцов спустя два месяца. Методом рентгенофазового анализа определены образующиеся в результате диффузионного твердения фазы – микро- и наноразмерные интерметаллические соединения и металлическое олово в виде наноразмерных вкраплений в пространстве между зерен порошка медного сплава. За счет небольших добавок вольфрама как наполнителя, инертного к воздействию галлия, но хорошо им смачиваемого, характеристики диффузионно-твердеющего припоя улучшаются. Судя по микротвердости введение 15% вольфрама является оптимальным.
Ключевые слова: композиционные диффузионно-твердеющие припои, металлический порошок, вольфрам, свойства, микротвердость, дифференциально-термический анализ

Е.М. Соколова, А.С. Бойко, М.И. Фокина, А.А. Пономарева
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»

Аннотация: Использование сгенерированных струй в качестве «микрорезцов» находит свое применение в лазерной хирургии. Такие способы лазерного воздействия используются для удаления новообразований, таких как межпозвоночные грыжи и кисты. К лазеру присоединяют оптоволокно, которое вводится к грыже или кисте через пункционную иглу. Для увеличения эффективности лазерного воздействия необходимо аккумулировать энергию на торце волновода при помощи нанесения поглощающего покрытия, которое должно обладать высокой адгезией к кварцу. В данной работе проведено исследование по разработке методики создания полимерных пленок золь-гель методом для использования в лазерной хирургии в качестве поглощающего покрытия. В роли прекурсора для формирования полисиликатной сетки, удерживающей малоразмерные частицы оксида кобальта, был выбран тетраэтоксисилан. В работе были исследованы оптические, морфологические и поглощающие свойства покрытий, полученные на кварцевых стеклах. Дополнительно растворы и полученные пленочные покрытия были изучены с помощью ИК- спектроскопии, результаты которой показали отсутствие качественного изменения золей при длительном хранении (до 3-х недель) и образование пространственной силикатной сетки и оксида кобальта в пленках. Исследование морфологии поверхности полученных покрытий показало, что для равномерного распределения синтезируемого оксида кобальта не нужны высокие концентрации солей кобальта. Поглощающие свойства образцов были протестированы с использованием ИК-лазера и тепловизора. Благодаря проведенным исследованиям выбран оптимальный состав покрытия для
нанесения на кварцевые волноводы.
Ключевые слова: тетраэтоксисилан, оксид кобальта, кварц, золь-гель технология, ИК- спектроскопия, лазерное излучение, поглощающее покрытие

З.В. Шомахов¹, С.С. Налимова², Б.З. Шурдумов¹, А.И. Максимов², В.А. Мошников^2
1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
² ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Аннотация: Рассмотрены возможности использования наноструктур станната цинка в качестве чувствительных элементов газовых сенсоров с высоким быстродействием, которые представляют большой интерес для использования в самых разных областях применения от обнаружения токсичных веществ до мониторинга качества воздуха или медицинской диагностики. Синтез наноструктур станната цинка проводили при гидротермальной обработке наностержней станната цинка в растворе станната калия и мочевины при различных концентрациях прекурсоров. Химический состав поверхности образцов проанализирован методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Показано, что в результате гидротермальной обработки на поверхности наностержней оксида цинка появляются ионы Sn⁴⁺. Исследование газочувствительных характеристик проведено при воздействии паров изопропилового спирта при температурах 156°С и 310°С. Показано, что максимальный отклик при 310°С к 1000 млн−1 изопропилового спирта составляет 8,24. При этом образцы станната цинка обладают высоким быстродействием в 23 с.
Ключевые слова: оксид цинка, станнат цинка, газовые сенсоры, наноструктуры, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

В.К. Крутько, Л.Ю. Маслова, О.Н. Мусская, А.И. Кулак
ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»

Аннотация: Получены биоактивные кальцийфосфатные композиты, состоящие из открытопористой многофазной кальцийфосфатной пенокерамики на основе α / β-трикальцийфосфата, β-пирофосфата кальция, биомиметического апатита и 5% геля гидроксиапатита при соотношении по массе (пенокерамика / гель гидроксиапатита) 1:3 и 1:10. Предварительное модифицирование кальцийфосфатной пенокерамики биомиметическим апатитом в концентрированном растворе SBF×5 позволяет увеличить статическую прочность до 0,05 МПа при незначительном снижении пористости и сохранении открытопористой структуры пенополиуретана. Кальцийфосфатные композиты обладают повышенной резорбируемостью в SBF×5 и в 3-5 раз быстрее резорбируются по сравнению с кальцийфосфатной пенокерамикой. Присутствие значительного количества геля гидроксиапатита дополнительно ускоряет резорбцию кальцийфосфатной пенокерамики и протекающие процессы формирования апатита с участием ионов раствора SBF×5 за счет высокой реакционной способности. Полученные кальцийфосфатные композиты могут быть использованы в регенеративных методах лечения для заполнения костных дефектов в ненагруженных областях.
Ключевые слова: кальцийфосфатная пенокерамика, трикальцийфосфат, гель гидроксиапатита, simulated body fluid, биомиметический апатит, резорбируемость

И.С. Медянкина¹, К.И. Светлакова², Л.А. Пасечник^1
1 ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»
² Химико- технологический институт ФГАОУ ВО «Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Аннотация: Предложено получение гидроксосиликата кобальта Co₃(Si2O₅)₂(OH)₂ в матрице высокодисперсного аморфного кремнезема. Показано, что образование гидроксосиликата, сочетающего в структуре координированные кремнезем- и кобальт-кислородные полиэдры, а также наличие поверхностных гидроксильных групп способствуют сохранению высокой удельной площади поверхности, характерной для аморфного SiO₂, и эффективному проявлению фотокаталитических свойств благодаря наличию кобальта (2+), обладающего высокой реакционной способностью. В качестве
методов синтеза композитов SiO₂/Co предложены гидрохимические методы путем пропитки и автоклавной обработки золя кремнезема в растворе формиата кобальта. Прослежено влияние изменения количества вводимого кобальта на состав, структуру и свойства композитного материала на основе SiO₂. Композиты SiO₂/Co апробированы в реакции фотоокисления гидрохинона при воздействии ультрафиолетового излучения. Наибольшая степень разложения гидрохинона, составляющая 84% за 18 часов, достигнута для SiO₂/Co с молярным соотношением компонентов Co: Si = 0,01:1.
Ключевые слова: аморфный кремнезем, силикат кобальта, гидротермальный синтез, механосинтез, микроструктура, фотокатализ, гидрохинон

О.Н. Мусская, В.К. Крутько, А.И. Кулак, Е.Н. Крутько
государственное научное учреждение «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»

Аннотация: Этерификацией поверхности целлюлозных носителей фосфорной кислотой в присутствии мочевины
получены волоконные материалы, характеризующиеся повышенной степенью набухания в водных средах (в 1,1-1,5 раза). Боргидридным методом с использованием натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в качестве полимера-стабилизатора синтезированы наночастицы меди и их композиты с аморфизированными фосфатами кальция. Полученные коллоидные растворы меди и их композиты с гидроксиапатитом характеризуются стабильностью от нескольких суток до 2 месяцев. Выявлено, что модифицирование целлюлозных (исходных и фосфорилированных) материалов иммерсионным методом с использованием водных составов, содержащих аморфизированные фосфаты кальция, наночастицы меди либо композиты на их основе, в присутствии натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и аскорбиновой кислоты при величине рН 6 и 11 приводит к снижению кристалличности полимерного носителя. Методом ИК-спектроскопии показано, что аморфизация
модифицированных волоконных целлюлозных материалов обусловлена изменением статической однородности системы водородных связей в структуре полимера.
Ключевые слова: целлюлоза, фосфорилированная целлюлоза, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы, аморфизированные фосфаты кальция, гидроксиапатит, наночастицы меди

А.А. Остроушко, Т.Ю. Жуланова (Максимчук), Е.В. Кудюков, И.Д. Гагарин, О.В. Русских
ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Аннотация: Методом горения нитрат-органических прекурсоров разного состава были синтезированы образцы манганита лантана, допированного стронцием. Процесс горения реализовали в условиях воздействия внешнего переменного электромагнитного поля и в его отсутствие. Обнаружено, что в ходе горения прекурсоров происходит термохимическое генерирование зарядов, зафиксированное как разность потенциалов прекурсор-земля. Показано, что состав исходного прекурсора (органический компонент и его количество), а так же присутствие внешнего переменного электромагнитного поля оказывают влияние на величину возникающей разности потенциалов, варьировавшейся от -7 до 125 В. Наличие внешнего поля приводило к сдвигу возникающей разности потенциалов в сторону положительных значений. Показана взаимосвязь между изученными электромагнитными свойствами (намагниченность насыщения, коэрцитивная сила, температура Кюри) полученных образцов и разностью потенциала прекурсор – земля, возникающей в ходе синтеза. Значения температуры Кюри варьировались в области 38-79°С для образцов, полученных под влиянием переменного электро-магнитного поля, и 49-104°С – в его отсутствие.
Ключевые слова: Сложные оксиды, манганит лантана, синтез, реакции горения, заряды, электромагнитное поле, магнитные свойства