научный журнал по химии Физикохимия поверхности и защита материалов ISSN: 0044-1856

ЛИСИЧКИН Г.В., САФРОНИХИН А.В., ЭРЛИХ Г.В. — 2014 г.

В статье собраны и проанализированы подходы к химическому модифицированию поверхности кристаллов солей металлов – класса соединений, которые до недавнего времени практически не рассматривались как объекты для модифицирования поверхности. Обсуждены возможности постсинтетического модифицирования и модифицирования в ходе синтеза (in situ) наночастиц солей металлов. Приведены данные о структурах поверхностных комплексов, образующихся при взаимодействии модификаторов (органических молекул) и ионов на поверхности частиц, а также об устойчивости и свойствах таких комплексов. Показаны направления и перспективы практического применения различных поверхностно-модифицированных солей металлов.

ВАРФОЛОМЕЕВА В.В., ТЕРЕНТЬЕВ А.В. — 2014 г.

Проведен расчет значений константы Генри для нежестких молекул бензилового спирта, 1-фенилэтанола, бензиламина, 1-фениэтиламина на графитированной термической саже (ГТС). Показано, что у стабильных конформеров в адсорбированном состоянии наличие значимых изменений геометрии зависит от высоты барьера внутреннего вращения вокруг подвижной связи и наличия внутримолекулярной водородной связи. Определены параметры атом-атомного потенциала (ААП), характеризующего межмолекулярную водородную связь OH-группы с ∏-электронами ГТС с учетом направленности. Сопоставлены экспериментальные значения константы Генри с результатами молекулярно-статистического расчета для исследуемых ароматических спиртов и аминов на ГТС.

АНДРЕЕВ В.Н., ГАНШИН В.М., ДОРОНИН А.Н., ЕМЕЦ В.В., КАНТАРЖИ Е.П., КЛЮЕВ А.Л., КОЛЕСНИЧЕНКО И.И., ЛУКОВЦЕВ В.П., СЕМЕНОВА В.А. — 2014 г.

Экспресс-диагностика биологических объектов необходима для оперативной предварительной оценки различных состояний организма. Предложен метод распознавания многомерных образов, полученных в результате анализа мультисенсорных вольтамперограмм электрохимической тест-системы в форматах “Электронный язык”, “Электронный нос”. Форматы реализуются в процессе электрохимического исследования жидкой или газообразной фазы. Оценивается близость полученного образа тестируемого объекта с известными образцами, накопленными в базе данных. Приведены примеры экспресс-диагностики глаукомы по результатам электрохимических исследований сыворотки крови.

КАВЕРИНА А.Ш., КЫЛЫШКАНОВ М.К., ПОГРЕБНЯК А.Д. — 2014 г.

В данной работе представлен обзор процессов электрохимической обработки, которые классифицируются под общим названием “Плазменный электролиз”. Особое внимание уделено рассмотрению химико-физических процессов происходящих в электролите, а также технологии нанесения защитных покрытий и модификации поверхностей. Представлены результаты исследования этих покрытий и поверхностей после применения электролитно-плазменной технологии (ЭПТ), демонстрирующие эффективность и экономичность данной методики. Являясь эффективным способом обработки поверхности, сочетающим в себе очистку и нанесение покрытий, ЭПТ в настоящее время активно разрабатывается для коммерческого применения в технике.

БОГДАНОВСКАЯ В.А., ГАВРИЛОВ Ю.Г., ЖУТАЕВА Г.В., КАЗАНСКИЙ Л.П., КОЛЬЦОВА Э.М., КУЗОВ А.В., ЛОЗОВАЯ О.В., МОДЕСТОВ А.Д., РАДИНА М.В., ТАРАСЕВИЧ М.Р., ФИЛИМОНОВ В.Я. — 2013 г.

Создание многокомпонентных каталитических систем является главным направлением снижения или полной замены Pt на катодах топливных элементов (ТЭ). Катализаторы PtCoCr, синтезированные на различных носителях (ХС72, НТ, TiO2), по сравнению с известными системами отличаются высокотемпературным методом получения при использовании азотсодержащих прекурсоров переходных металлов. Согласно электрохимическим и структурным исследованиям в процессе синтеза и последующей обработки формируются наночастицы сплава со структурой ядро-оболочка, обогащенной платиной, на углеродном материале, допированном азотом. Лигандный эффект ядра сплава приводит к возрастанию электронной плотности d-уровня платины, ускорению реакции восстановления O2 и замедлению разряда молекул воды и коррозии платины. Разработана архитектура МЭБ с катодным АС на основе PtCoCr различного состава для ТЭ с температурой 65°С для среды Н2–воздух и Н2 О2. В обоих случаях применение PtCoCr вместо моноплатиновых катализаторов позволило снизить расход платины вдвое при сохранении величины разрядной плотности тока и удельной мощности. Результаты ресурсных испытаний и циклирования МЭБ в жестких условиях показали, что устойчивость PtCoCr не уступает Pt.

АРСЛАНОВ В.В., БИРИН К.П., ШЕРСТНЕВА Т.А. — 2013 г.

Исследовано агрегационное поведение пирендодекановой кислоты (PDDA) в растворах хлороформа, этанола и в водно-этанольных смесях, а также в монослоях на поверхности раздела воздух/вода. Установлено, что батохромный сдвиг в электронных спектрах поглощения растворов, наблюдающийся при переходе от более полярного растворителя этанола к менее полярному хлороформу, не связан с агрегацией хромофора, а обусловлен специфическими взаимодействиями хлороформа с пиреновым фрагментом дифильной молекулы. Эти данные подтверждены методом ЯМР спектроскопии (DOSY), с помощью которого показано, что коэффициенты диффузии и размеры диффундирующих частиц в двух исследованных органических растворителях соответствуют мономерной форме PDDA. Индуцирование эксимерной агрегации хромофора осуществляли путем увеличения содержания воды в смешанном водно-этанольном растворителе, для которого найдено, что сольватирующая (экранирующая) способность этанола, препятствующая агрегации пирена с образованием эксимеров, сохраняется до высоких концентраций плохого растворителя: эксимер ( emis = 480 нм) возникает при содержании воды в смеси, превышающем 65%. На основании изотерм сжатия, спектров поглощения и флуоресценции монослоев предложена последовательность структурных превращений в пленках PDDA на поверхности воды. С помощью монослоя PDDA проведена оценка полярности поверхности водной субфазы путем сопоставления значений параметров PA этой 2D системы и водно-этанольных растворов различной полярности (соотношения компонентов) и показано, что полярность поверхности соответствует полярности водно-этанольных растворов, содержащих достаточно большое количество органического растворителя (более 20 об. % этанола). Рассмотрено взаимодействие монослоя PDDA с введенным в субфазу -циклодекстрином.

ФОМКИН А.А., ШКОЛИН А.В. — 2013 г.

Измерены изотермы относительной линейной адсорбционной деформации микропористого углеродного адсорбента АУК при адсорбции н-гептана в интервале давлений от 1 Па до 5 кПа и температурах 273, 293, 313, 353 и 393 К. Во всей области исследованных температур кривые адсорбционной деформации ведут себя схожим образом: в области малых и средних заполнений микропор адсорбент практически не деформируется, а в области высоких заполнений наблюдается его резкое расширение. Проведено численное моделирование адсорбции н-гептана в порах АУК с использованием модели щелевидных пор, эквивалентной характеристикам пористости, определенным по теории объемного заполнения микропор Дубинина для АУК. Установлена связь адсорбционной деформации адсорбента с изменением структуры адсорбата в микропорах.

АНДРЕЕВ В.Н., ГАРАЕВА Г.Р., ГОЛЬДИН М.М., ХУБУТИЯ М.Ш., ЦИВАДЗЕ А.Ю. — 2013 г.

Исследована адсорбция свободного гемоглобина (Hb) из водных растворов на активированных углях (АУ), модифицированных полипирролом (ПП), допированным анионами [СuCln]2 - n и Cl-. Обнаружено, что присутствие на поверхности угля комплексного иона меди в виде допанта полипиррола приводит к увеличению скорости адсорбции свободного гемоглобина из водного раствора.

БОГАТЫРЕВА Г.П., ГРАНКИНА Т.Ю., ДЕНИСОВ С.А., КРАСИЛЬНИКОВА О.К., ПЛОТНИКОВА Е.В., СОКОЛИНА Г.А., СПИЦЫН Б.В. — 2013 г.

Исследована адсорбция паров воды на порошках наноалмаза (НА) детонационного синтеза с различным химическим состоянием поверхности частиц. Определена удельная поверхность, пористость и изотермы адсорбции паров воды порошками НА. Показано, что хлорирование поверхности НА приводит к снижению концентрации первичных адсорбционных центров, определяющих количество адсорбированной воды. Получены данные о влиянии величины относительного давления паров воды на электропроводность G и диэлектрическую проницаемость порошков до и после химического модифицирования НА. В представлениях теории протекания рассмотрена взаимосвязь между количеством адсорбированной воды и электрическими параметрами НА. Показано, что адсорбция паров воды приводит к гигантскому увеличению величины диэлектрической проницаемости и значительному росту проводимости около перколяционного порога.

ЗУБ Ю.Л., МАТКОВСКИЙ А.К., МЕЛЬНИК И.В., СТОЛЯРЧУК Н.В., ЮРЧЕНКО Г.Р. — 2013 г.

Исследованы адсорбционные свойства полисилсесквиоксановых сорбентов с этиленовым мостиком, содержащие 3-аминопропильные, 3-меркаптопропильные, одновременно 3-амино- и 3-меркаптопропильные, а также фосфоновые группы, по отношению к молекулам азота, н-гексана и триэтиламина (ТЭА). Показано, что на образце с 3-аминопропильными группами адсорбционные взаимодействия с ТЭА осуществляются за счет дисперсионных сил. Полисилсесквиоксановые ксерогели, содержащие тиольные и одновременно аминные и тиольные группы, проявляют повышенную адсорбционную активность по отношению к молекулам ТЭА по сравнению с н-гексаном, обусловленную образованием водородных связей между адсорбирующимися молекулами триэтиламина и –SiOH, (CH2)3SH группами поверхности. Для образца с фосфоновыми группами наблюдаются очень низкие величины адсорбции ТЭА: изотерма располагается почти вдоль оси Р/Рs, что свидетельствует о преобладании сил отталкивания между поверхностью и адсорбирующимися молекулами ТЭА. Отсутствие протонодонорных центров на этом образце объясняется взаимодействием фосфоновых групп между собой, а также с силанольными группами поверхности, обусловленным особенностью строения глобулярного каркаса.

КОТЕНЕВ В.А., МАКСАЕВА Л.Б., ПЕТРУНИН М.А., ТЕРЕХОВА Е.В., ЦИВАДЗЕ А.Ю., ЮРАСОВА Т.А. — 2013 г.

Методом пьезокварцевого взвешивания изучена адсорбция винилтриэтоксисилана и -аминопропилтриэтоксисилана на поверхности алюминия из водного раствора. Получены изотермы адсорбции. Показано, что силаны при адсорбции вытесняют с поверхности адсорбированную воду. Для интерпретации адсорбционных данных использованы подходы известных изотерм адсорбции: Ленгмюра, БЭТ, Флори-Хиггенса, многоцентровая Ленгмюра, Темкина, Фрумкина, Фрейндлиха. Определена поверхностная ориентация адсорбированных молекул. Разными способами рассчитаны теплоты адсорбции силанов. Показано, что силаны хемосорбируются на поверхности алюминия.

ВОРОБЬЕВ-ДЕСЯТОВСКИЙ Н.В., ГРЕБЕННИКОВ С.Ф., ГУРЬЯНОВ В.В., ИБРАГИМОВА Р.И., КУБЫШКИН С.А. — 2013 г.

В системе активированный уголь–водный раствор дицианоаурата(I) натрия изучена емкость сорбентов и кинетика процесса адсорбции на синтетических углях марки ФАС и промышленных углях из скорлупы кокосовых орехов. Проанализировано влияние на величину адсорбции прогрессирующей активации углей. Методом моментов вычислены коэффициенты внутренней диффузии и показана их связь со структурой активных углей.

ЖЕРДЕВ А.А., ПРИБЫЛОВ А.А., СМИРНОВ И.А., СТРИЖЕНОВ Е.М., ФОМКИН А.А., ШКОЛИН А.В. — 2013 г.

Измерена абсолютная адсорбция метана на микропористом углеродном адсорбенте АУ-5 в интервалах давлений от 20 Па до 25 МПа и температур от 178 до 360 К. Изостеры адсорбции во всем интервале давлений температур хорошо аппроксимируются прямыми линиями, которые не изменяют наклона при переходе в область сверхкритических температур в условиях резкой неидеальности газовой фазы. Рассчитаны зависимости дифференциальной мольной изостерической теплоты адсорбции от величины адсорбции метана на данном адсорбенте. Проведен анализ эффективности адсорбционных систем хранения, а также осуществлен выбор оптимальных а–р-Т-параметров аккумулирования метана.

ПОДГАЕЦКИЙ Э.М. — 2013 г.

Предложенная ранее термодинамическая теория равновесной однокомпонентной адсорбции из жидкости на твердой поверхности, несущей электрический заряд, с учетом ее малой деформации расширяется на область конечных деформаций. В рамках модели двух параллельных конденсаторов строения поверхностного слоя для частного вида функциональной зависимости поверхностной концентрации адсорбата от независимых переменных термодинамического состояния получено точное решение уравнений совместности и выведено соответствующее уравнение изотермы адсорбции и выражение плотности электрического заряда поверхности.

2013

КИЧИГИН В.И., ШЕИН А.Б. — 2013 г.

Методами поляризационных и импедансных измерений изучено анодное поведение CoSi2- электрода в 0.1–4 М КОН и Co2Si-электрода в 1 М КОН в области от потенциала коррозии Екор до потенциалов выделения кислорода включительно. Ряд результатов указывает на обогащение поверхностного слоя электродов кобальтом. При потенциалах от Екор до потенциала перепассивации Епп спектры импеданса соответствуют пассивному состоянию силицидов. При потенциалах от Епп до потенциала начала выделения О2 спектры импеданса могут быть описаны при учете внедрения гидроксил-ионов в пассивирующую пленку. Предложены эквивалентные электрические схемы для различных диапазонов потенциала электрода.

КОТЕНЕВ В.А., МАКСАЕВА Л.Б., ПЕТРУНИН М.А., ТИМОФЕЕВА В.А., ЦИВАДЗЕ А.Ю. — 2013 г.

В данной работе методами гравиметрии (кварцевое нановзвешивание) и атомносиловой микроскопии исследовано взаимодействие свеженапыленных пленок железа с воздухом при различных степенях вакуумирования (1 ? 10-5 760 мм рт. ст.) при комнатной температуре. По данным атомно-силовой микроскопии при нанесении металла на стекло и дальнейшем его окислении формируется пленочный металл-оксидный нанокомпозит, состоящий из металл-оксидных наночастиц металла размером 20–30 нм, окруженных оксидной фазой. Показано, что реакция взаимодействия кислорода со свеженапыленным железом способна ускоренно происходить уже при давлении 1 ? 10-5 мм рт. ст. Повышение давления приводит к увеличению степени объемной окисленности пленки. Кинетика роста пленки – двухстадийна. Начальная стадия окисления приближенно подчиняется линейно-логарифмическому закону. Степень окисленности напыленного нанослоя железа тем выше, чем меньше толщина нанослоя. Зарегистрированное высокое значение скорости начальной стадии окисления свеженапыленного слоя может быть связано как с оксигенацией нанопленки, так и с ростом субслоя магнетитовой фазы многослойных наночастиц, из которых состоит осажденный слой нанокомпозита. После пассивирования такого слоя, существующая нанопористость позволяет рассматривать такой пористый металл-оксидный нанокомпозит как адсорбент, способный аккумулировать и хранить в адсорбированном состоянии компоненты окружающей атмосферы (воздуха).

ГОРБУНОВ А.М., СОКОЛОВА Н.П., ЭЛЬТЕКОВ А.Ю., ЭЛЬТЕКОВА Н.А. — 2013 г.

Методами адсорбции из растворов и ИК-спектроскопии изучено поведение макромолекул бычьего сывороточного альбумина на поверхности макропористого кремнеземного и мезопористого углеродного адсорбентов при 293 К. Анализ изотерм адсорбции и ИК-спектров альбумина, адсорбированного кремнеземным и углеродным адсорбентами, позволяет оценить влияние химической природы поверхности и структуры адсорбента на положение и форму изотерм адсорбции и на характер межмолекулярных взаимодействий в системе белок–адсорбент. Обсуждены особенности поведения макромолекул альбумина при взаимодействии с кремнеземным и углеродным адсорбентами.

КАСПАРОВА О.В. — 2013 г.

С применением трековой авторадиографии, рентгеновского фазового анализа, световой и электронной микроскопии в сочетании с электрохимическими и химическими методами изучено влияние микродобавок бора (<0.001–0.016% B) на структуру и коррозионно-электрохимическое поведение стали Х20Н20 с различным содержанием углерода (0.002–0.094% C) в кислых средах. Поляризационные измерения проводили в растворе 1 Н HClO4 + 40 г/л Cr(VI). Особое внимание уделено выяснению роли бора и углерода в развитии межкристаллитной коррозии (МКК) в стали с разным типом структуры (однофазная или с выделениями избыточных фаз) при потенциалах активно-пассивного перехода, конца пассивной области и перепассивации.

ГРИГОРЬЕВ С.С., ЗАЙЦЕВ Д.В., ПАНФИЛОВ П.Е., СЕЛЕЗНЕВА Н.В. — 2013 г.

В работе изучается влияние жидкости на механические свойства дентина человека при одноосном сжатии. Показано, что суточное вымачивание образцов в воде, ацетоне и глицерине не влияет на микроструктуру и качественно не меняет механическое поведение дентина, который остается высокоупругой и способной к значительной пластической деформации прочной твердой тканью.