Том 60, № 4 (2024)

Описан способ получения микропористого углеродного сорбента на основе тяжелого остатка нефтепереработки – нефтяного асфальта, который после карбонизации при 500°С смешивали с гидроксидом калия в соотношении 4/1 – 1/1 в планетарно-центробежной мельнице АГО-2 при центростремительным ускорении мелющих тел 1000 м/с², с последующей высокотемпературной активацией при 800°С в течение 60 мин. Для полученных образцов измерены изотермы адсорбции чистых газов CO₂ и CH₄ при 273, 298 К. Так, для образцов, полученных с соотношением КОН/асфальт = 1 и 2, при 273 К и 1 бар адсорбционная способность по CO₂ и CH₄ составила 5.6–5.9 и 2.2 ммоль/г соответственно. Лучшая адсорбционная емкость СО₂ при 273 К и 1 бар в исследуемой серии образцов – 6.3 ммоль/г была получена для образца КОН/асфальт = 3/1. Установлено, что механическая активация асфальта и КОН способствует формированию углеродных материалов с более развитой пористой структурой, а именно, увеличению текстурных характеристик на 30% в сравнении с образцами, приготовленными без проведения МА. Таким образом, представленный подход применения механической и химической активаций способствует получению пористого углерода, удовлетворяющего требования адсорбционного разделения смеси газов метана и углекислого газа.

В работе представлены результаты разработки композиционного сорбента на основе целлюлозы и углеродных нанотрубок и исследования его сорбционных свойств по отношению к ионам Cu(II). Углеродные нанотрубки были последовательно модифицированы концентрированной серной кислотой, тионилхлоридом и этилендиамином и затем присоединены к целлюлозе, обработанной лимонной кислотой. Образование новых функциональных групп на поверхности композиционного целлюлозного сорбента подтверждается данными ИК- спектроскопии. Микроскопические исследования, выполненные с помощью сканирующего электронного микроскопа, демонстрируют различия поверхностной структуры сорбентов на основе целлюлозы до и после модификации. Исследованы кинетика и равновесие сорбции ионов меди (II) в гетерофазной системе “водный раствор – модифицированный сорбент”. Результаты кинетических исследований более корректно описываются с использованием модели кинетики псевдо-второго порядка. Обработка экспериментальных изотерм сорбции согласно уравнению Ленгмюра позволила определить предельную сорбционную емкость исходного сорбента и композита на его основе. Обнаружено, что сорбционная емкость композиционного сорбента превышает таковую для исходной целлюлозы примерно в шесть раз.

С помощью газовой хроматографии изучены адсорбционные свойства синтезированного темплатным методом мезопористого силикагеля, модифицированного мезопористого силикагеля, допированного тербием, диспрозием, лантаном и модифицированного никелем (Tb–Ni/MC, Dy–Ni/MC, La–Ni/MC). Текстурные характеристики полученных материалов исследованы методами низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, атомно-эмиссионной спектроскопии (ICP), рентгено-фазового анализа (РФА), рентгено-структурного анализа (РСА), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Методом обращенной газовой хроматографии получены термодинамические характеристики адсорбции (дифференциальные теплоты и энтропии) тестовых органических соединений. Установлено, что природа допанта приводит к изменениям теплот адсорбции для соединений, склонных к различным типам специфических взаимодействий. Показано, что мезопористые силикагели, допированные диспрозием, тербием и модифицированные никелем, усиливают дисперсионные взаимодействия линейных углеводородов с поверхностью сорбента; теплоты адсорбции соединений, склонных к специфическим взаимодействиям выше на мезопористом силикагеле, допированном лантаном и модифицированном никелем.

Изучена кинетика изменения линейных размеров плоских образцов Pd в процессе электрохимического наводораживания и последующей электрохимической или термической десорбции. Проведено измерение количества выделяемого тепла при термодесорбции водорода из Pd при температурах 400° и 600°С на воздухе и в вакууме. Показано наличие необратимых изменений в кристаллической решетки Pd после цикла наводораживание–десорбция, причем характер этих изменений зависит от способа десорбции при полной эвакуации водорода из Pd. В случае использования электрохимической десорбции имеет место увеличение длины образца по сравнению с исходной, а в случае термодесорбции, наоборот, уменьшение. Последнее утверждение предположительно связано с импульсным разогревом поверхностных слоев Pd (вплоть до их оплавления) при термодесорбции водорода из Pd с последующей реакцией водорода с кислородом воздуха, если термодесорбция осуществляется в атмосферу.

Проведено сопоставление физико-химических и физико-механических свойств пленок и покрытий на основе латексных полиакрилатов до и после их модификации водорастворимой тетранатриевой солью медь-фталоцианин-тетрасульфониевой кислоты. С использованием методов атомно-силовой микроскопии, Раман спектроскопии и термогравиметрии показано, что фталоцианин локализуется на поверхности латексных частиц в межчастичных областях пленок и покрытий благодаря взаимодействию фталоцианинат – полиакрилат. Методом динамической механической релаксационной спектроскопии установлен рост интенсивности α-релаксации при модификации полимерных пленок в результате нарушения релаксационной однородности полимерного материала. Адгезия немодифицированных и модифицированных полимеров к металлической подложке обуславливает снижение интенсивности α-релаксации и частоты колебательного процесса. Модификация полимера и его адгезия к подложке сопровождается снижением его неупругости.

Изучено деформационное поведение гидрированного дентина интактных зубов человека при испытании на срез при комнатной температуре и определено, как зависят его механические свойства при срезе в зависимости от толщины образца и степени заполнения дентинных каналов водой. Показано, что независимо от толщины образцов и степени заполнения дентинных каналов водой, тип деформационного поведения дентина близок к поведению вязкоупругих наполненных полимеров, тогда как мода разрушения дентина при срезе была аттестована, как хрупкое разрушение. Установлено, что деформационное поведение толстых образцов гидрированного дентина не зависит от степени заполнения дентинных каналов водой, которая существенным образом сказывалась только на поведении тонких образцов.

В данной работе наноструктурированные частицы алмаза были рассмотрены в качестве наполнителей для эпоксидных покрытий. Наноалмазы и алмазная шихта, полученные в результате детонационного синтеза из смеси тротила и гексогена, были охарактеризованы методами ИК спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии и термического анализа. Показано, что наноалмазы характеризуются термической устойчивостью до 450°C и повышают термическую устойчивость эпоксидного покрытия. Изучено влияние наноалмазов и алмазной шихты в зависимости от их количества и условий синтеза на физико-механические свойства (твердость, краевой угол смачивания, адгезия, прочность при ударе и изгибе) эпоксидных покрытий. Представлены результаты исследования антикоррозионной устойчивости эпоксидных покрытий с 10 мас. % наноалмазов в сравнении с покрытием на основе полиметилфенилсилоксановой смолы с использованием методов потенциодинамической поляризации, линейного поляризационного сопротивления и импедансометрии, дополненных натурными испытаниями в условиях влажного тропического климата.