Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Колонка редактора


Выпуск № 13 (2021) доступен для загрузки

Очередной выпуск нашего журнала-ежегодника, издававшегося без каких-либо перерывов, вышел в свет 13-й раз. Данный выпуск проиндексирован в международной базе данных Web of Science! За прошедшие годы выросли как его объем, так и научный уровень издания, которое прошло этапы включения в перечень ВАК, начала реферирования в ...

Вискозиметрические исследования в процессе синтеза магнитных смазочных наномасел

Аннотация: В области трибологии перспективны магнитные смазочные масла, в которых для повышения их коллоидной устойчивости используют полимеры, однако их применение ограничено низкой намагниченностью коллоида. Повысить намагниченность наномасел возможно путем синтеза полимерных оболочек непосредственно на поверхности магнитных частиц в процессе получения наномасел. Описаны особенности технологии синтеза магнитных смазочных наномасел с полимерными сольватными оболочками на частицах, которые защищают их от коагуляции. Полимеризация молекул гидроксикислоты протекает по механизму поликонденсации на твердой поверхности магнетита. Вязкость магнитного коллоида возрастает из-за увеличения толщины сольватной оболочки. Исходя из этого предложено дифференциальное уравнение, которое показывает зависимость скорости роста вязкости коллоида от скорости реакции поликонденсации. Экспериментальная проверка уравнения показала, что оно выполняется с точностью до 8%. Полученное уравнение позволяет определить важную термодинамическую характеристику – энергии активации процесса синтеза полимерных оболочек на поверхности дисперсных частиц. Для расчетов нужно знать скорость изменения вязкости коллоида с дисперсионной средой без мономера (гидрокислоты). Поэтому, в процессе синтеза полимера отбираются пробы промежуточного магнитного коллоида небольшого объема, которые используются для определения вязкости коллоида и дисперсионной среды, содержащей мономер. Затем находится вязкость коллоида с чистой дисперсионной средой, необходимая для расчетов энергии активации реакции поликонденсации. По оценочным расчетам, ошибка определения энергии активации не превышает 11%. На практике, с помощью установленного значения энергии активации полимеризации, можно выполнять целенаправленный выбор оптимального температурно-временного режима стабилизации магнитного коллоида с целью получения магнитного наномасла с требуемыми характеристиками вязкости и агрегативной устойчивости. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных приборах для оценки коллоидной стабильности и динамической вязкости магнитных коллоидов.

Синтез и исследование газочувствительных наноструктур системы Zn–Sn–O

Аннотация: Наностержни оксида цинка синтезированы гидротермальным методом. Проведена обработка полученных образцов в водно-спиртовом растворе станната калия и мочевины при 170°С в течение 30 и 60 минут. В результате получены наноструктуры Zn–Sn–O. Химический состав поверхности образцов ZnO и Zn–Sn–O исследован с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Проанализирована их чувствительность к парам изопропилового спирта (1000 мд) при температурах 120°С, 180°С, 250 °С. Показано перераспределение электронной плотности при формировании композитных наноструктур Zn–Sn–O, проявляющееся в химическом сдвиге пиков O1s и Zn2p. Это свидетельствует о перестроении химических связей при замещении атомов цинка оловом. Обнаружено, что чувствительность композитных структур к парам изопропилового спирта значительно превышает чувствительность ZnO во всем исследуемом температурном диапазоне. Улучшение газочувствительных свойств связано с наличием в образцах системы Zn–Sn–O поверхностных центров различного типа, принимающих участие в адсорбции и окислении изопропилового спирта.

Кинетика гидрохимического фторирования кремнийсодержащих отходов титаномагнетитовых руд

Аннотация: Предложен способ получения высокодисперсного аморфного кремнезема из отходов обогащения низкотитанистых ванадий содержащих титаномагнетитов АО «ЕВРАЗ Качканарский ГОК» – хвостов мокрой магнитной сепарации. Применение раствора гидрофторида аммония (NH4HF2) позволяет практически селективно извлечь кремний в раствор в виде гексафторосиликата аммония. Степень извлечения кремния раствором 1,0–2,5мас.% NH4HF2 за 6 часов составляет 46%. Диффузионный процесс выщелачивания кремния из ХММС описывается кинетическим уравнением 1–(1–α)1/3=0,0043·exp(–5230/RT)·τ. Аморфный кремнезем SiO2 , полученный золь-гель методом из фторидного кремнийсодержащего раствора, имеет высокоразвитую поверхность Sred=320 м2/г, рассчитанный из средней плотности «белой сажи» размер частиц составляет dmed=10 нм. Увеличение концентрации NH4HF2 до 20 мас.% приводит к повышению растворимости кремния, а также других компонентов хвостов мокрой магнитной сепарации, которые являются нежелательными примесями в конечном продукте SiO2. В целом показана перспективность гидрохимического выщелачивания кремнийсодержащих промышленных отходов – хвостов мокрой магнитной сепарации слабыми растворами гидрофторида аммония для синтеза чистого аморфного SiO2.