Логотип сайта - Молодой ученый Основная организация - ИОНХ НАНУ

Молодой Ученый

Информационный сайт Совета молодых исследователей

 

СПИСОК УЧАСТНИКОВ

устные доклады

Новоселова Инесса Аркадиевна (Відділ № 3) Сольові розплави як середовище для електрохімічної утилізації вуглекислого газу: переваги та перспективи

04/11/2021 11:59
38 097 362-17-74
iness@ionc.kiev.ua

Смилык Виталий Олегович (Відділ № 1) Фотоелектрохімічні властивості плівок на основі bivo4/wo

09/11/2021 11:58
063 830-40-13
VitaliySmilyk@i.ua

Фоманюк Сергій Станіславович (Відділ № 1) Електрохромні та хеміхромні властивості плівок на основі гідратованих оксидних сполук вольфраму 

10/11/2021 15:42
098 050-80-99
foma7@ukr.net

Босенко Ольга Володимирівна (Відділ № 3) Пряме електрохімічне відновлення твердого wo3 з хлоридного розплаву

16/11/2021 14:18
066 297-22-21
olyabosenko@ionc.kiev.ua

Мальований Сергій Миронович (Відділ № 1) Інтеркаляція катіонів натрію в катодні матеріали складних оксидів з шаруватою структурою

17/11/2021 11:49
097 115-54-05
msergii@ukr.net

Лисенко Олег Володимирович (Відділ № 3) Вольтамперометрія фторидпровідних фаз складу pb1-xmxsnf4±x (м=k, nd, ba)

17/11/2021 12:23
097 936-68-67
lysenkooleh34@gmail.com

Семенів Вікторія Сергіївна (Відділ № 5) Спектрально-люмінесценті та біологічно активні властивості куркумінатів цинку та срібла

18/11/2021 05:50
3 096 769-57-90
vikysia1202@gmai.com

Бондар Олена Олександрівна (Відділ № 7) Електроосадження покриттів срібло-реній з боратно-фосфатно-карбонатного (бфк) електроліту

19/11/2021 00:19
38 066 211-56-35
alionka-15@ukr.net

стендовые доклады

Кулешов Сергій Володимирович (Відділ № 3) Електровідновлення дивольфрамат- та карбонат- аніонів у хлоридному розплаві

04/11/2021 12:09
38 063 356-49-87
sergiykuleshov@gmail.com

Федосова Наталія Миколаївна (Відділ № 2-1) Реакційна здатність оксоформ фталоціанінів zr і hf

09/11/2021 15:34
38 050 383-54-63
natalifedosovaia@gmail.com

Федосова Наталія Миколаївна (Відділ № 2-1) Реакційна здатність оксоформ фталоціанінів zr і hf

15/11/2021 13:29
38 050 383-54-63
natalifedosovaia@gmail.com

Selin Roman Oleksandrovich (Відділ № 2) New iron(ii) clathrochelate complexes with phenanthrene edges

15/11/2021 14:08
050 651-22-53
selin.roman.oleksandrovich@gmail.com

Lozovytska Olha Ihorivna (Відділ № 111) Acidity determination of hieratchical zeolitesby potentiometric titration method

16/11/2021 21:08
38 067 198-14-58
olialoz12@gmail.com

Bosacka Alicja Weronika (Відділ № 6) Synthesis, properties and application of kaolin/carbon/silica composites

17/11/2021 13:37
38 068 950-59-81
alicjabsc@gmail.com

Копа Иван Дмитриевич (Відділ № 111) Preparation of fuel additives via furfural acetalization

17/11/2021 13:41
066 342-78-95
ivan_kopa@ukr.net

Бутенко Элеонора Олеговна (Відділ № 111) Методи отримання синтетичних аніонних глин переменного складу

17/11/2021 21:48
38 097 571-22-59
butenko_e_o@pstu.edu

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ

устные доклады

 

СОЛЬОВІ РОЗПЛАВИ ЯК СЕРЕДОВИЩЕ ДЛЯ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОЇ УТИЛІЗАЦІЇ ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ: ПЕРЕВАГИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ

 

Новоселова І.А.

Відділ електрохімії та технології неорганічних матеріалів
iness@ionc.kiev.ua

 

За останнє століття антропогенна діяльність призвела до значного зростання концентрації вуглекислого газу в атмосфері Землі. Сьогодні щорічний приріст СО2 становить 3200 – 3600 млн т. Двооксид карбону разом з іншими парниковими газами (водяна пара Н2О, метан СН4, закис азоту N2O, гексафторид сірки SF6 та ін.) спричиняє глобальне потепління планети, що призводить до серйозного погіршення її екологічного стану – збільшення кислотності морської води, танення льодовиків, посилення кругообігу води, що в одних регіонах призводить до інтенсивних опадів та повеней, а в інших – до екстремальних посух. Тому ефективна утилізація вуглекислого газу стає актуальним науковим та екологічним завданням світової наукової спільноти.

Одним із численних способів утилізації вуглекислого газу є електрохімічний метод. Він полягає в електровідновленні СО2 на катоді. Залежно від умов електролізу (складу електролітичної ванни, температури, густини струму, матеріалів електродів) кардинально змінюється хімічний склад катодних продуктів.

Особливістю відновлення CO2, розчиненого в розплавлених солях, на відміну від водних, органічних, твердих електролітів та іонних рідин є можливість формування на катоді твердої вуглецевої фази. Знання закономірностей електродних процесів за участю СО2 необхідне для створення наукової бази та керування процесами електрохімічного синтезу нанорозмірних вуглецевмісних неорганічних сполук – нанотрубок, нановолокон, графену, аморфного вуглецю, карбідів тугоплавких металів та численних композитів на їх основі.

Мета даної роботи – вивчення прямого електрохімічного розряду (катодного та анодного) діоксиду карбону, розчиненого під надлишковим тиском, а також карбонату літію в різних газових середовищах у галогенідних розплавах в інтервалі температур 500 – 800 °C для з'ясування механізму електродних реакцій та характеристика одержаних продуктів.

Термодинамічний аналіз можливих шляхів електровідновлення СО2 та карбонатів лужних та лужноземельних металів у інтервалі температур 700 – 1000 К показав, що катодним продуктом може бути: (1) – тверда вуглецева фаза; (2) – монооксид карбону; (3) – карбідна фаза. За температури нижче 1000 К термодинамічно вигідним буде перший шлях.

Електрохімічна поведінка вуглекислоти в розплавлених сольових сумішах NaCl–KCl (0,5: 0,5 мол.%); NaCl–KCl–CsCl (0,3: 0,245: 0,455 мол.%); NaCl–KCl–NaF (0,423:0,423:0,154 мол.%) під надлишковим тиском (1 – 17 атм.) вивчалася методом циклічної вольтамперометрії при різних швидкостях сканування потенціалу (0,02 – 10 В·с-1) та потенціалах повернення на платиновому, золотому та скловуглецевому електродах. Встановлено, що при швидкості поляризації < 0,2 В·с-1 електровідновлення протікає у дві стадії, електродний процес контролюється швидкістю перенесення заряду та швидкістю дифузії СО2 у розплавах. Було визначено розчинність СО2 у розплавах Na,K|Cl та Na,K|Cl,F і показано виконання закону Генрі в досліджуваному інтервалі тисків. Для катодного розряду СО2 запропоновано EСE (electrochemical–chemical–electrochemical) механізм катодної реакції. На аноді відбувається окиснення оксид- (О2-) та карбонат- (СО32-) аніонів, з виділенням кисню.

Електрохімічне відновлення Li2CO3 в розплавленій еквімолярній суміші Na,K|Cl в різних газових середовищах (повітря, аргон, діоксид вуглецю) вивчалося методом циклічної вольтамперометрії. Відновлення Li2CO3 до вуглецю на повітрі відбувається через стадію попередньої хімічної реакції кислотно-основного типу з утворенням двох електрохімічно активних частинок СО2 і {LixСО3}2-x за потенціалів -0,8 та -1,7 В відповідно, відносно Pb|PbCl2 електрода порівняння. Обидва процеси незворотні, причому лімітуючою стадією відновлення {LixСО3}2-x є дифузія деполяризатора до поверхні електрода. В атмосфері аргону та СО2 у процесі електровідновлення бере участь лише {LixСО3}2-x.

Методами РФА, СЕМ, КР- та ЕПР-спектроскопії встановлено, що катодний продукт, синтезований у вивчених розплавлених солях за різних умов електролізу – нанорозмірний твердофазний вуглець різної структури та морфології (аморфний вуглець, багатостінні вуглецеві нанотрубки, нановолокна, оксид графену). Встановлено кореляцію між утвореною на катоді структурою твердої фази карбону та умовами електролізу (складом електролітичної ванни, матеріалом катода, густиною струму та температурою).

Показано успішні приклади застосування електролітичного вуглецю в різних галузях сучасних технологій.

Рисунок. ТЕМ зображення вуглецевих нанорозмірних фаз, які одержані електролізом сольових розплавів Na,K|Cl–CO2 (a–д); СЕМ-зображення катодного порошку у системі Na,K|Cl–Li2CO3 (е).

Рисунок. ТЕМ зображення вуглецевих нанорозмірних фаз, які одержані електролізом сольових розплавів Na,K|Cl–CO2 (a–д); СЕМ-зображення катодного порошку у системі Na,K|Cl–Li2CO3 (е).


ФОТОЕЛЕКТРОХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛІВОК НА ОСНОВІ BIVO4/WO

 

Смилык В.О., Фоманюк С.С., Русецький І.А.

Відділ електрохімії та фотоелектрохімії неметалічних систем
VitaliySmilyk@i.ua

 

Завдяки методу електрохімічного синтезу з застосуванням інтерферометричного контролю товщини плівок при їх осадженні були отримані плівки  BiVO4/WO3. Такі плівки поглинають світло у довгохвильовій ділянці сонячного спектру [1]. Отримані матеріали мають хорошу адгезію з підкладкою SnO2. З аналізу спектрів квантового виходу фотоструму (рис. 1) визначено, що фотоелектрохімічна ефективність кристалічних плівок BiVO4 залежить від їх товщини [2]. При додаванні триоксиду ванадію у ванадат вісмуту, в структурі BiVO4 на основі п’ятивалентного ванадію з’являються додаткові діркові вакансії та зменшуються рекомбінаційні втрати. В результаті слабкої провідності по електронам, в плівках BiVO4, не допованих WO3 [3], висока ефективність спостерігаеться тільки на малих товщинах 40 - 100 нм. З РФА встановлено, що після відпалу при 500°С плівки BiVO4 та WO3 кристалізуються до структури моноклінного шеєліту. Шар WO3 в гетероструктурі BiVO4/WO3 підвищує її загальну фотоелектрохімічну ефективність в ультрафіолетовій та ближній видимій областях спектру.

Рис. 1 Спектральні залежності квантового виходу фотоструму для 1 - плівки BiVO4,  2 - гетероструктури і 3 - композиту BiVO4 з WO3 в розчині 0.1 M Na2SO4 при потенціалі +0,8В відн. х.с.е.

 

Перелік посилань

 

  1. Huang Z.-F. Pan L., Zou J.-J. Nanostructured bismuth vanadate-based materials for solar-energy-driven water oxidation: a review on recent progress // Nanoscale. – 2014. – Vol. 6. – N. 23. – P. 14044-14063.
  2. Смілик В.О., Фоманюк С.С., Колбасов Г.Я., Русецький І.А. Фотоелектрохімічні властивості плівок на основі ванадатів вісмуту та міді. // Український хімічний журнал. – 2019. – Т. 85 – № 10. – C. 83–90.
  3. Choi J., Sudhagar P., Kim J. H. [et al.]. WO3/W:BiVO4/BiVO4 graded photoabsorber electrode for enhanced photoelectrocatalytic solar light driven water oxidation // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2017. – Vol. 6. – P. 2-7.

ЕЛЕКТРОХРОМНІ ТА ХЕМІХРОМНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛІВОК НА ОСНОВІ ГІДРАТОВАНИХ ОКСИДНИХ СПОЛУК ВОЛЬФРАМУ 

 

Фоманюк С.С., Смілик В.О., Русецький І.А., Данилов М.О., Колбасов Г.Я.

Відділ електрохімії та фотоелектрохімії неметалічних систем
foma7@ukr.net

 

Електрохромні та хеміхромні властивості плівок на основі гідратованих оксидних сполук вольфраму. 

 

Фоманюк С.С., Смілик В.О., Русецький І.А., Данилов М.О., Колбасов Г.Я.

Відділ електрохімії та фотоелектрохімії неметалічних систем

foma7@ukr.net

 

Cинтез гідратованих оксидних матеріалів на основі триоксиду вольфраму важливе завдання, що сприяє збільшенню швидкодії електрохромних та хеміхромних процесів, внаслідок збільшення міжшарової відстані до 5.36 Å в WO3·H2O і 6.96 Å в WO3·2H2O порівняно з 3.75 Å для WO3 [1].   Таким чином метою роботи було отримання гідратованих плівок WO3∙2Н2О та дослідження процесів амбіполярної дифузії протонів  та електронів.

Рисунок. 1 Прямолінійна ділянка логарифму струму від часу для 8 секунд процесу забарвлення-знебарвлення плівок (a) - (a᾽) гідратованого WO3 з моноклінною структурою (b) - (b᾽) гідратованого WO3 з аморфною структурою при потенціалах -0,5 та +0,5 В відн. х.с.е.

 

Для формування WO3 на підкладці SnO2 нами було застосовано методи електрохімічного осадження в перекисно-кислому розчині вольфрамату натрію струмом 1мА/см2 та хімічного отримання WO3 в результаті окиснення Cu2O в тому ж електроліті. В результаті були отримані плівки аморфної та моноклінної структур WO3. Дослідження процесів дифузії протонів при накладенні анодного та катодного потенціалів рисунок 1 показало, що в аморфних гідратованих плівок Deff 3,3 – 4,1∙10-9 см2/с а в плівок моноклінної гідратованої структури WO3 3,4 – 2,4∙10-9 см2/с. Відповідно було встановлено, що не тільки гідратованість але й аморфність структури сприяє підвищенню швидкості інтеркаляції протонів в плівки WO3.

 

Перелік посилань

 

  1. Wang Z., Gong W., Wang X. Et al. Remarkable Near-Infrared Electrochromism in Tungsten Oxide Driven by Interlayer Water-Induced Battery-to-Pseudocapacitor Transition // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2020. – Vol.12. – P. 33917.

 


ПРЯМЕ ЕЛЕКТРОХІМІЧНЕ ВІДНОВЛЕННЯ ТВЕРДОГО WO3 З ХЛОРИДНОГО РОЗПЛАВУ

 

Босенко О.В., Омельчук А.О., Скриптун І. М.

Відділ електрохімії та технології неорганічних матеріалів
olyabosenko@ionc.kiev.ua

 

В даному повідомленні приведені результати досліджень впливу умов електролізу на ступінь вилучення, вихід за струмом та морфологію продукту електрохімічного відновлення вольфрам триоксиду з розплавленої електролітичної суміші кальцій та натрій хлориду.

На відміну від існуючих методів отримання вольфраму, електрохімічне відновлення вольфрам (VI)  оксиду проводили на рідкому галієвому електроді. Використання рідкого катоду не лише забезпечує надійний контакт з дрібнодисперсним WO3, а й гарантує його рівномірну катодну поляризацію.  В якості електроліту використовували евтектичний розплав (мол.%) CaCl2(52)─NaCl(48) (tпл.≈507ºС), графіт марки МПГ-7 слугував як анодний матеріал. Відновлення вели як в потенціостатичних, так і в гальваностатичних умовах в інтервалі температур від 600 до 850 ºС. Для всіх експериментів підтримували інертну атмосферу аргону.

Результати вольтапрперометричних досліджень узгоджуються з термодинамічними значеннями стандартних електродних потенціалів (Е0) розкладу компонентів реакційної суміші. Із метою ідентифікації продуктів, які утворюються при електрохімічному відновленні WO3, виконано електроліз при потенціалах, які відповідають значенням катодних хвиль на вольтамперограмі, зокрема таких, що менші за стандартний потенціал процесу відновлення кальцій вольфрамату (Е0> -2,4 В) та перевищують його. Аналіз рентгенофазових досліджень показав, що продуктами відновлення при потенціалах  близьких до -1,3 В є СaWO4 (98,65 мас.%) та W(1,35 мас.%); при потенціалах від –2,0 до -2,4 В у результаті електролізу отримуємо продукт, що містить СaWO4 (21,20 мас.%) та W (78,80 мас.%); а при потенціалах вищих за    -2,4 В одержуємо вільний від домішок вольфрамовий порошок. Отже, необхідною умовою для електрохімічного відновлення WO3 в розплавленій евтектичній суміші хлоридів натрію та кальцію є електроліз при потенціалах, що перевищують стандартний електродний потенціал розкладу вольфрамату кальцію, який утворюється при взаємодії оксиду з хлоридом кальцію. Вихід за струмом та ступінь вилучення, за умов, що забезпечують отримання чистого вольфраму при потенціостатичному електролізі, складає близько 58%.

Дослідили вплив густини струму на ефективність електрохімічного відновлення вольфрам (VI) оксиду у розплавленій суміші CaCl2-NaCl. Аналіз експериментальних даних,  отриманих при гальваностатичному електролізі, свідчить про можливість електрохімічного відновлення WO3 до вольфраму застосовуючи густини струму вищі за 0,4 А/см2, так як за цих значень досягаються напруги розкладу кальцій вольфрамату. За прикладених густин струму 0,2 та 0,3  А/см2 продуктами відновлення є суміш вольфраму з його карбідом. В інтервалі густин струму від 0,4 до 1,4 А/см2 при 800 ºС середнє значення виходу за струмом та ступеня вилучення становить 44% та  56% відповідно.

Встановлено, що розмір кристалітів відновленого вольфраму зростає з підвищенням температури, аналогічний ріст частинок фіксується при підвищенні густин струму електролізу. Так, згідно зображенням СЕМ продуктом відновлення вольфрам (VI) оксиду при густині струму 0,54 А/см2 є дрібнодисперсний вольфрам з середнім розміром агломератів близько 1,5 ×1,5 мкм, а при і»1,22 А/см2 – частинки до розміром до 5,4×16,4 мкм (рис.).

Рисунок. СЕМ зображення продуктів електролізу при різних густинах струму: а) 0,54 А/см2; б) 1,22 А/см2

 

В залежності від умов електролізу відновлення може відбуватись як за електрохімічним, так із за металотермічним механізмом. Причиною невисоких значень виходу за струмом та ступеня вилучення можуть бути побічні процеси взаємодії вихідного вольфрам (VI) оксиду з компонентами розплавленої електролітної суміші, а також відновленням на рідкому катоді натрію та кальцію.

 

Ключові слова: вольфрам (VI) оксид, кальцій вольфрамат, електрохімічне відновлення

Key words: tungsten (VI) oxide, calcium tungstate, electrochemical reduction

Вихід за струмом, за умов, що забезпечують отримання чистого вольфраму складає до 57%, ступінь вилучення 58%. В залежності від умов електролізу відновлення може відбуватись як за електрохімічним, так із за металотермічним механізмом.

The current yield, under the conditions that ensure the production of pure tungsten is 57%, the degree of electrochemical extraction is 58%. The reduction can occur both by electrochemical and metallothermal mechanism depending on the conditions of electrolysis.


ІНТЕРКАЛЯЦІЯ КАТІОНІВ НАТРІЮ В КАТОДНІ МАТЕРІАЛИ СКЛАДНИХ ОКСИДІВ З ШАРУВАТОЮ СТРУКТУРОЮ

 

Мальований С.М., Давидов А.М.

Відділ електрохімії та фотоелектрохімії неметалічних систем
msergii@ukr.net

 

Планетарні кліматичні зміни змусили людство почати глобальний енергоперехід з викопних видів палива на відновлювані джерела енергії. Такий енергоперехід вимагає різкого нарощування можливостей до резервування енергії. На даний момент кращим вторинним джерелом струму є літій-йонна батарея. Однак стрімке збільшення виробництва Li-йонних акумуляторів, зокрема великих акумуляторів для підтримки роботи електростанцій та транспортних засобів, супроводжується зростанням потреби у літії та росту цін на літій (за останні 4-ри роки ціна подвоїлася) і в меншій мірі на кобальт. Тому актуальним є впровадження інших вторинних джерел струму, зокрема натрієвих [1].

В даній роботі досліджували катодні матеріали для натрій-йонних джерел струму. За основу взято оксидні матеріали шаруватої будови на основі NaCrO2 O3-фаза. Хроміт натрію перспективний в якості катодного матеріалу через доступність сировини, термічну стабільність, відмінний розрядний профіль та високу стабільність при циклюванні. Суттєвим недоліком є недостатньо висока ємність матеріалу, по причині низької структурної стабільності про глибокій деінтеркаляції >0,5 Na на формулу. Механізм структурних змін при глибокій деінтеркаляції NaCrO2 полягає у реакції диспропорціонування при взаємодії трьох Cr4+ та міграцію утвореного Cr6+ у підрешітку натрію, згідно схеми [2]:

Рис.1. Схема структурного переходу шаруватої Р’3-фази Na0,4CrO2 у кубічну CrO2.

 

 Для стабілізації О3-фази NaCrO2 шляхом утруднення реакції диспропорціонування між 3-ма Cr4+ нами проведено часткове ізо-валентне заміщення катіонів хрому катіонами V3+, Fe3+ чи Mo3+. Отримані NaCr0,9M0,1O2 мають структуру О3-фази та електрохімічно активні в інтервалі потенціалів 1,5-3,65V відносно металу Na.

Рис.2. Криві гальваностатичного заряду та розряду NaCrO2.

 

Рис.3. Зміна ємності від циклу для NaCrO2 та матеріалів стабілізованих Fe та Mo.

Ізо-валентне заміщення в підрешітці хрому призводить до стабілізації структури та збільшення електрохімічної ємності катодного матеріалу.

 

Перелік посилань

 

  1. Мальований С.М.. Катодні матеріали для натрій-йонних вторинних джерел струму зі структурами, похідними від структури кам’яної солі // Укр.хім.журн – 2019. – №9. – С. 44-57
  2. Bo S., Li X., Toumar A.J., Ceder G. Layered-to-Rock-Salt Transformation in Desodiated NaxCrO2 (x 0,4) // Chem.  Mater. – 2016. –  Vol. 28. –P. 1419.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ключові слова: натрій-йонна батарея, хроміт натрію, катодний матеріал.

 

 

Отримано катодні матеріали натрієвих джерел струму шляхом ізо-валентного заміщення в підрешітці хрому хроміту натрію. Електрохімічне тестування матеріалів показало покращені характеристики: вищу ємність та стабільність циклювання.

 

Cathode materials for sodium ion power source have been obtained by mean of iso-structural substitution in chromium sub-lattice of sodium chromite. Electrochemical tests of the materials demonstrated enhanced performance: higher capacity and cycle stability.


ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРІЯ ФТОРИДПРОВІДНИХ ФАЗ СКЛАДУ PB1-XMXSNF4&PLUSMN;X (М=K, ND, BA)

 

Лисенко О.В., Омельчук А.О., Погоренко Ю.В.


lysenkooleh34@gmail.com

 

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРІЯ ФТОРИДПРОВІДНИХ ФАЗ СКЛАДУ

Pb1-xMxSnF4±x (М=K, Nd, Ba)

 

Лисенко О.В., Омельчук А.О., Погоренко Ю.В.

Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України

Відділ електрохімії та технології неорганічних матеріалів

lysenkooleh34@gmail.com

 

Метою даної роботи було дослідження Red/Ox процесів, які відбуваються у твердих фторидпровідних фазах при поляризації постійним струмом. Такі фази мають перспективу використання для створення фторид-іонних батарей, які можуть скласти альтернативу відомим хімічним джерелам струму. Дослідження виконані методом циклічної вольтамперометрії за допомогою приладів [1] MTech PGP-550S та MTech POL-21 в двохелектродній комірці з платиновими електродами при швидкостях сканування потенціалу від 2 до 100 мВ/с в температурному інтервалі (30 ÷ 150 °С). Конструкція комірки дозволяла працювати в атмосфері аргону. Фторидпровідні фази готували методом твердофазного синтезу при 550 °С в атмосфері аргону. Склад та структуру отриманих фаз підтверджували методами рентгенофазового аналізу. Для досліджень використовували спресовані під тиском 14,7 МПа таблетовані зразки заданого складу діаметром 8,0 мм, товщиною 2,4 ± 0,3 мм.

Аналіз отриманих результатів показав, що на вольтамперних залежностях індивідуального дифториду плюмбуму в катодній області при поляризації електродів вищій за –1,75 В реєструється зростання сили струму, що протікає через комірку. На зворотному ході вольтамперограми в цій же області потенціалів в анодній області реєструється шпилеподібна хвиля, висота якої зростає пропорційно швидкості розгортки потенціалу. Це може свідчити про оборотний процес розряду катіонів плюмбуму до металу та його іонізації. Поведінка дифториду стануму при катодній поляризації дещо відрізняється від поведінки дифториду плюмбуму. Якщо при поляризації електродів в катодну область реєструється лише один плавний перегин при потенціалах вищих за
–2,2 В, то на зворотному ході в анодній області реєструється вже дві хвилі. висота яких також зростає зі збільшенням швидкості поляризації. Перша хвиля реєструється в області потенціалів, близьких до значень, за яких реєструється різке зростання катодної сили струму, друга при потенціалах, близьких до нуля. Можна припустити, що при більш від’ємних значеннях потенціалу відбувається іонізація стануму, що відновився на прямому ході розгортки потенціалу, а при більш позитивних – окиснення катіонів Sn2+ до Sn4+. Доказом цьому можуть бути вольтамперограми β-PbSnF4. Відмічено, що коли реєструвати циклічні вольтамперграми цієї сполуки в інтервалі потенціалів, який менший за потенціал відновлення катіонів плюмбуму (–1,85 В) та не досягає потенціалу розряду аніонів фтору (+2,0 В) на вольтамперграмах не реєструються жодні Red/Ox процеси. Лише в тому випадку, коли інтервал розгортки перевищує значення потенціалу розряду/іонізації плюмбуму, на вольтамперограмах як в анодній (+0,09 В), так і у катодній області (–0,09 В) з’являються роздвоєні шпилі, висота яких тим більша, чим ширший діапазон потенціалів поляризації. Відмічено, що збільшення швидкості сканування потенціалу, кількості циклів сприяє зменшенню їх висоти, що вказує на незворотний характер таких перетворень. На характер піків також впливає температурний режим, при зменшенні робочої температури комірки інтенсивність піків зменшується, вони стають розлогими та відбувається зміщення в області більш позитивних значень для анодної області і навпаки для катодної області.

Заміщення частини катіонів плюмбуму катіонами гетеровалентних замісників (K+, Nd3+, Ba2+) суттєво не впливає на поведінку вольтамперних характеристик. При реєстрації циклічних вольтамперограм у діапазоні електрохімічної стійкості електроліту на них для усіх досліджених фторидпровідних фаз не реєструються сигнали, що вказували б на Red/Ox перетворення при потенціалах близьких, близьких до 0,09 В, а в діапазоні потенціалів, що перевищує потенціал розряду катіону плюмбуму (чи стануму) реєструються роздвоєні шпилі. При подальшому зменшенні інтервалу циклювання до діапазону електрохімічної стiйкості електроліту інтенсивність даних сигналів зменшується зі збільшенням кількості циклувань.

Закономірності зміни вольтамперних характеристик в залежності від умов їхньої реєстрації відтворюються також на макетних зразках фторид-іонних комірок, наприклад, SmF3/Pb0.43Ba0.43Sn1.14F4/MnF2. Вікно електрохімічної стійкості синтезованих фторидпровідних фаз знаходиться в діапазоні –1,85 ÷ +2,0 В.

Ключові слова: тверді електроліти, фторидпровідні фази, вольтамперометрія.

Приведено результати вольтамперометричних досліджень фторидпровідних фаз методом циклічної вольтамперометрії. Виявлено, що основними Red/Ox процесами, які відбуваються при поляризації фторидпровідних фаз Pb1-xMxSnF4±x (М = K, Nd, Ba) є розряд-іонізація катіонів плюмбуму та стануму, а також зміна ступеню окиснення цих катіонів. Вікно електрохімічної стійкості синтезованих фторидпровідних фаз знаходиться в діапазоні –1,85 ÷ +2,0 В.

The results of voltammetric measurements of fluoride-conducting phases by the method of cyclic voltammetry are given. It is revealed that the main Red/Ox processes which occur during the polarization of the fluoride-conducting phases
Pb1-xMxSnF4±x (М = K, Nd, Ba) is discharge-ionization of plumbum and stanum cations, and also change the stage of oxidation of these cations. The electrochemical stability window of the synthesized fluoride-conducting phases is in the range -1.85 ÷ +2.0 V

Перелік посилань

  1. Пацай І.О. Потенціостат-гальваностат MTech PGP-550S, полярограф MTech POL-20. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://chem.lnu.edu.ua/mtech/devices.htm

СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМІНЕСЦЕНТІ ТА БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ ВЛАСТИВОСТІ КУРКУМІНАТІВ ЦИНКУ ТА СРІБЛА

 

Семенів В.С., Бережницька О. С.

Відділ гетерофазного синтезу і матеріалів
vikysia1202@gmai.com

 

Зростаючий інтерес до куркуміноїдів обумовлений їх високою біологічною активністю. Куркумін є найбільш відомим серед куркуміноїдів, що пов’язано з можливістю його застосування у комплексній терапії онкологічних, нейродегенеративних, автоімунних та інфекційних захворювань. Перевагою куркуміну є нетоксичність для біологічних об’єктів у високих дозах та флуоресцентні властивості. Поруч з перевагами мають місце і певні недоліки, зокрема:  погана розчинність у воді та швидкий кліренс, який заважає цій природній сполуці досягти свого потенціалу,  деградація у фізіологічних умовах (pH> 7,2), схильний до фото деструкції. Існує кілька шляхів подолання цих проблем таких як одержання похідних курку міну та синтез метало комплексів, інеркаляція куркуміну у полімери, отримання міцелярних  або ліпосомальних носіїв, синтез розчинних кристалів, тощо. Оптимальним, на наш погляд, шляхом усунення цих недоліків є синтез металокомплексів, що  дозволить стабілізувати молекулу диферулоїлметану. Наявність в препараті не лише куркуміну але й  мікроелементів, таких як цинк та срібло, сприятиме підвищенню біоактивності та адресній доставці сполуки. Закріплення координаційних сполук на поверхні алюмосилікатних матриць каоліну та галоїзиту, дозволить не лише підвищити біодоступність, але й полегшить розробку таблетованої форми препаратів усунувши додаткове навантаження наповнювачів. Хімічну будову куркуміну (cur, диферулоїлметан, 1,7-біс (4-гідрокси-3-метоксифеніл) -1,6-гептадієн-3,5-діон).

 

 

 

 

У зв’язку з цим, в роботі проведено синтез моно- та гетеро металічних сполук цинку та срібла з куркуміном та отримано гібридні системи на їх основі.

Всі синтезовані сполуки досліджено методами ЯМР, ІЧ, ЕСП (СДВ), термічного та хімічного аналізу, досліджена біологічна активність та спектрально-люмінесцентні властивості. Показано, що при комплексоутворенні інтенсивність емісії ліганду зростає, а максимум смуги зсувається на 40нм. Введення другого ліганду в систему, закріплення комплексів на поверхні галуазиту чи каоліну, введення наночастинок срібла мають істотний вплив як на положення смуги емісії так і на її інтенсивність, що обумовлено екрануванням випромінюючих центрів та деформацією координаційних поліедрів.

Проведені дослідження біологічної активності свідчать про високу ріст стимулюючу активність синтезованих метало комплексів.


ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ ПОКРИТТІВ СРІБЛО-РЕНІЙ З БОРАТНО-ФОСФАТНО-КАРБОНАТНОГО (БФК) ЕЛЕКТРОЛІТУ

 

Бондар О.О., Кочетова С.А., Берсірова О.Л.


alionka-15@ukr.net

 

Електролітичні покриття на основі срібла з ренієм є перспективними функціональними матеріаліми з огляду на поєднання унікальних електричних, каталітичних та інших властивостей срібла з механічними властивостями ренію. Такі покриття можуть знайти застосування в мікролектроніці, електротехніці для виробництва контактних груп різного призначення.

Електроосадження покриттів Ag-Re було проведено з робочих розчинів на основі попередньо розробленого нами боратно-фосфатно-карбонатного (БФК) електроліту, який прекрасно себе зарекомендував в технології функціонального сріблення компонентів виробів мікро- та наноелектроніки [1]. До БФК електроліту додавали перренат амонію у різних концентраціях для отримання розчинів із різним співвідношенням іонів срібла до ренію.

Метою дослідження було встановлення взаємозв’язку між співвідношенням компонентів модифікованого БФК розчину, струмовим і гідродинамічним режимами осадження, температурою електролізу, та виходом за струмом, хімічним складом електролітичних покриттів, морфологією осадів.

В робочих електролітах зі співвідношенням срібло-реній 20:1 в гальваностатичному режимі отримані покриття срібло-реній, вміст ренію в яких склав до кількох масових відсотків. В дослідженому інтервалі густин струму осадження (від 0.3 до 1.5 А дм-2) для всіх зразків, сформованих за різних умов електролізу, встановлено зниження виходу за стумом та вмісту ренію в осаді з ростом густини струму. Примусова конвекція та температура електролізу не змінюють цю тенденцію. Встановено, що вихід за струмом за низьких густини струму є практично сталим, а при 1.0 А дм-2 падає майже вдвічі і потім залишається незмінним. З підвищенням температури від 20 до 60oС, залежність виходу за струмом дещо знижується.

Всі отримані осади срібло-реній за морфологією поверхні є рівномірними, дрібнокристалічними, матові, срібно-білого кольору. Збільшення концентрації ренію в електроліті призводить до отримання дещо більш крупнокристалічних осадів.

Перелік посилань:

  1. Берсирова О.Л., Бык С.В., Кублановский В.С. Электроосаждение серебра. Монография. Киев: Мединформ, 2013, 168 с.

Key words: electrodeposition, electrolytic coating, functional silvering, silver-rhenium

Abstract: It was found that the cathodic deposits of silver-rhenium formed from the BPC electrolyte of functional silvering, by elemental composition and surface morphology are sensitive to current, temperature and hydrodynamic modes of deposition. The coatings obtained from working electrolytes with an Ag-Re ratio of 20:1 in the galvanostatic mode showed several mass percent of rhenium content. Regardless of the temperature (20-60oC) and the presence or absence of forced convection, with increasing deposition current density (from 0.3 to 1.5 A dm-2), there is a tendency to decrease the current efficiency and rhenium content in the sediment.


стендовые доклады

 

ЕЛЕКТРОВІДНОВЛЕННЯ ДИВОЛЬФРАМАТ- ТА КАРБОНАТ- АНІОНІВ У ХЛОРИДНОМУ РОЗПЛАВІ

 

Кулешов С.В.

Відділ електрохімії та технології неорганічних матеріалів
sergiykuleshov@gmail.com

 

Карбіди вольфраму займають значний сегмент світового ринку функціональних матеріалів. Унікальне поєднання фізичних, хімічних та експлуатаційних властивостей зробило їх затребуваними для широкого використання в багатьох галузях промисловості, енергетиці, техніці тощо [1]. Одним із напрямів використання карбідів вольфраму, що сьогодні активно розвивається, є електрокаталіз [2,3]. Для отримання каталітичних матеріалів (карбідів із високою питомою поверхнею, малими розмірами часток, наявністю корисних допантів) у світі використовується велика кількість різних технологій: механосинтез, плазмохімічний метод, електричний вибух провідника, самопоширюючий високотемпературний синтез та їхні різноманітні модифікації. Перспективним може бути метод високотемпературного електрохімічного синтезу. Для його реалізації необхідно детально вивчити електрохімічну поведінку кожного карбідного компоненту (W і C) та особливості їх сумісного розряду. Такі дослідження полягають у визначенні ділянок потенціалів розряду та парціальних струмів, з’ясуванні механізму електродних процесів і пошуку способів зближення потенціалів відновлення компонентів синтезу.

Метою цієї роботи є вольтамперометричне дослідження парціального й сумісного електровідновлення Na2W2O7 та Li2CO3 на фоні розплавленої суміші NaCl–KCl під тиском СО2 за температури 750 °С.

Експерименти проводили в комірці для роботи під тиском, використовуючи Pt пластинчастий робочий електрод (S = 3,6 см2) та скловуглецевий допоміжний електрод. Електродом порівняння слугував Pt тигель (контейнер для розплаву) або платиновий дріт діаметром 1 мм. Температура розплаву 750 °С. Швидкість сканування потенціалу – 0,1 В/с.

У результаті досліджень встановлено, що в системі Na,K|Cl–Na2W2O7–Li2CO3–CO2 сумісне відновлення компонентів синтезу карбіду вольфраму відбувається із літієвих комплексів вольфрамат- ({LixWO4}2-x) та карбонат- ({LixСО3}2-x) аніонів при потенціалах – -1,1 – -1,3 В згідно з реакціями (1) і (2):

{LixWO4}2-x + 6ē → W +x/2Li2O + (4-x/2)O2-              (1)

{LixCO3}2-x + 4ē → C +x/2Li2O + (3-x/2)O2-                (2)

Додавання в систему СО2 (через створення в системі його надлишкового тиску) необхідно для зв’язування в карбонатний комплекс вивільнених під час розряду оксид- іонів, які інгібують катодний процес:

СО2 + О2- ⇄ СО32-                                                      (3)

Також необхідною умовою стабільного одержання монокарбіду вольфраму WC є наявність вільного вуглецю, який утворюється внаслідок розкладання СО2 згідно з реакцією (4):

3CO2 + 4ē → С + 2СО32-                                             (4)

Утворення композитів WC з вільним вуглецем, які синтезовані потенціостатичним електролізом при потенціалах -1,65 – -1,8 В, підтверджено рентгенофазовим аналізом (рис. а), скануючою електронною мікроскопією (СЕМ) та спектроскопією комбінаційного розсіювання світла (КРС). Карбід вольфраму має розмір часток ~10 нм (розраховано з допомогою рівняння Селякова-Шерера). Параметри кристалічної решітки (а = 2,8953, с = 2,8384 Å) дещо відрізняються від стандартних, що говорить про дефектність кристалічної ґратки. Із СЕМ-зображень (рис. б) видно, що такі карбіди складаються з порожнистих сферичних структур які складаються із пластинок. На спектрах КРС (рис. в, крива 1) наявні піки, частотне положення та характер яких відповідає вуглецевим сполукам (характеристичні піки G, D, D', G', D+G та T). Піки чистого WC не зафіксовані, оскільки жорсткість структури кристалічної решітки WC не дає сигналу КРС. Але при збільшенні потужності лазера до 100%, відбувається часткове окиснення карбіду вольфраму й на спектрах (рис. в, крива 2) фіксуються типові коливальні моди O–W–O (130, 254, 690, 800 см-1). Наявність піку при частоті ~980 см-1 пояснюється коливальними модами W=O термінального оксигену або наявністю кластерів WO3 нанометрового розміру.

Отже, сумісне відновлення компонентів системи Na,K|Cl–Na2W2O7–Li2CO3–CO2, відбувається при близьких потенціалах на граничному струмі відновлення СО2, що забезпечує можливість стабільного одержання дисперсного композиту WC/C (5 мас.%) унікальної структури та морфології.

Дифрактограма катодного продукту (а), СЕМ-зображення агломерату WC/C (б), спектр КРС порошку (в): (1) – потужність Ne–He лазера 10%; (2) – 100 %.

Рисунок. Дифрактограма катодного продукту (а), СЕМ-зображення агломерату WC/C (б), спектр КРС порошку (в): (1) – потужність Ne–He лазера 10%; (2) – 100 %.

Перелік посилань

  1. Sun, J., Zhao, J., Huang, Z. et al. A review on binderless tungsten carbide: development and application // Nano-Micro Lett. – 2020. – Vol.12, № 13. – P. 1.
  2. Lori O., Gonen Sh., Kapon. O., Elbaz L. Durable tungsten carbide support for Pt-based fuel cells cathodes // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2021. – Vol. 13. P. 8315.
  3. Bretzler P., Köhler K., Nikiforov A.V. et al. Efficient water splitting electrolysis on a platinum-free tungsten carbide electrocatalyst in molten CsH2PO4 at 350–390 °C // Int. J. Hydrog. Energy. – 2020. – Vol. 45, № 41. – P. 21262.

РЕАКЦІЙНА ЗДАТНІСТЬ ОКСОФОРМ ФТАЛОЦІАНІНІВ ZR І HF

 

Федосова Н.М., Третякова І.М., Старухін А.С., Герасимчук Ю.C, Черній В.Я.


natalifedosovaia@gmail.com

 

РЕАКЦІЙНА ЗДАТНІСТЬ ОКСОФОРМ ФТАЛОЦІАНІНІВ Zr І Hf

 

Федосова Н.М.a, Третякова І.М.a, Старухін А.С.b, Герасимчук Ю.Cс,

Черній В.Я.a

a Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України

b Інститут фізики ім. Б. I. Степанова НАН Білорусі

с Інститут низьких температур і структурних досліджень ПАН

natalifedosovaia@gmail.com

 

Фталоціанінові комплекси металів широко застосовуються як пігменти і барвники, фотоелектрокаталізатори, електрохромні матеріали та інш. Дихлориди фталоціанінів Zr та Hf (PcMCl2) досить легко реагують з карбоновими кислотами, β-дикарбонілами тощо з утворенням відповідних позаплощинно координованих комплексів [1]. Проте, у результаті реакції заміщення виділяється хлороводень, який негативно впливає на вихід цільових продуктів. Якщо синтез таких комплексів проводити виходячи з дигідроксофталоціанінатів Zr та Hf (PcM(ОН)2) можна позбутися цього недоліку – в результаті цієї реакції утворюється вода. Нами було отримано PcM(ОН)2 [2] та досліджено їх реакційну здатність в реакціях обміну з ефірами ацетооцтової кислоти та з халконами на основі дегідрацетової кислоти. Схему реакції зображено на рисунку.

Рис. Схема синтезу фталоціанінів цирконію та гафнію з ефірами ацетооцтової кислоти (А) та халконами (Б).

 

Таким чином було отримано 8 нових комплексів. Виходи продуктів реакції були від 46 до 85%. Всі отримані сполуки було охарактеризовано методом ПМР спектроскопії (300 MГц, CDCl3) та ЕСП. Положення та інтегральна інтенсивність сигналів в ПМР спектрах відповідають запропонованій будові комплексів. В ЕСП присутні характеристичні для фталоціанінових комплексів смуги в області 340 нм та 680 нм, позаплощинним лігандам відповідає плече на смузі Соре.

 

1. Tomachynski L.A., Chernii V.Ya., Kolotilova Yu.Yu. et al. // Inorg. Chim. Acta. 2007. V. 360. № 5. P. 1493. DOI: 10.1016/j.ica.2006.08.035

2. Chernii V., Tretyakova I., Selin R. et al. // Rus. J. Inorg. Chem. 2020, V. 65, № 10, Р. 1489. DOI: 10.1134/S0036023620100046ф

Робота виконана за підтримки проекту НАН України № 07-03-20/21 спільного конкурсу проектів НАН України-НАН Білорусі.


РЕАКЦІЙНА ЗДАТНІСТЬ ОКСОФОРМ ФТАЛОЦІАНІНІВ ZR І HF

 

Федосова Н.М., Третякова І.М., Старухін А.С., Герасимчук Ю.C, Черній В.Я.


natalifedosovaia@gmail.com

 

Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України

 Інститут фізики ім. Б. I. Степанова НАН Білорусі

Інститут низьких температур і структурних досліджень ПАН

natalifedosovaia@gmail.com

 

Фталоціанінові комплекси металів широко застосовуються як пігменти і барвники, фотоелектрокаталізатори, електрохромні матеріали та інш. Дихлориди фталоціанінів Zr та Hf (PcMCl2) досить легко реагують з карбоновими кислотами, β-дикарбонілами тощо з утворенням відповідних позаплощинно координованих комплексів [1]. Проте, у результаті реакції заміщення виділяється хлороводень, який негативно впливає на вихід цільових продуктів. Якщо синтез таких комплексів проводити виходячи з дигідроксофталоціанінатів Zr та Hf (PcM(ОН)2) можна позбутися цього недоліку – в результаті цієї реакції утворюється вода. Нами було отримано PcM(ОН)2 [2] та досліджено їх реакційну здатність в реакціях обміну з ефірами ацетооцтової кислоти та з халконами на основі дегідрацетової кислоти. Схему реакції зображено на рисунку.

Рис. Схема синтезу фталоціанінів цирконію та гафнію з ефірами ацетооцтової кислоти (А) та халконами (Б).

 

Таким чином було отримано 8 нових комплексів. Виходи продуктів реакції були від 46 до 85%. Всі отримані сполуки було охарактеризовано методом ПМР спектроскопії (300 MГц, CDCl3) та ЕСП. Положення та інтегральна інтенсивність сигналів в ПМР спектрах відповідають запропонованій будові комплексів. В ЕСП присутні характеристичні для фталоціанінових комплексів смуги в області 340 нм та 680 нм, позаплощинним лігандам відповідає плече на смузі Соре.

 

1. Tomachynski L.A., Chernii V.Ya., Kolotilova Yu.Yu. et al. // Inorg. Chim. Acta. 2007. V. 360. № 5. P. 1493. DOI: 10.1016/j.ica.2006.08.035

2. Chernii V., Tretyakova I., Selin R. et al. // Rus. J. Inorg. Chem. 2020, V. 65, № 10, Р. 1489. DOI: 10.1134/S0036023620100046ф

Робота виконана за підтримки проекту НАН України № 07-03-20/21 спільного конкурсу проектів НАН України-НАН Білорусі.


NEW IRON(II) CLATHROCHELATE COMPLEXES WITH PHENANTHRENE EDGES

 

Selin R.O., Chernii S., Tretyakova, I., Chernii V., Mokhir A., Voloshin Y.Z.


selin.roman.oleksandrovich@gmail.com

 

Institute of General and Inorganic Chemistry NASU, 32/34 Palladin Av., 03142 Kyiv, Ukraine.

PBMR Labs Ukraine, 1 Murmanskaya st, Kyiv, 02094, Ukraine.

FAU of Erlangen-Nürnberg, Nikolaus-Fiebiger-Str. 10, 91058 Erlangen,Germany.

Nesmeyanov Institute of Organoelem. Comp. RAS, 28 Vavilova st., Moscow 119991, Russia

Clathrochelates are macropolycyclic complexes possessing a three-dimensional cage framework with an encapsulated metal ion[1]. Their molecules have up to eight non-inequivalent sites of a chemical modification. This allows to changes their physical and physico-chemical properties, and biological activity as well. Here, for the first time, we prepared and characterized iron(II) clathrochelate complexes with one, two and three phenanthrene-substituted chelate fragments and measured their UV-Vis spectra (Fig. 1).

Fig. 1: Chemical drawings and UV-Vis spectra of new iron(II) cage complexes

A maximum of their adsorption undergoes a substantial longwave shift towards the visible range from approximately 480 nm for a hexaphenyl iron(II) cage complex (Ph6Ph) to 520, 540 and 550 nm for its mono- (PhenPh4), di- (Phen2Ph2) and three- (Phen3Ph and Phen3F) phenathrene-containing analogs, respectively. So, an annealation of a given quasiaromatic clathrochelate fragment with this(these) polyaromatic phenanthrene fragments caused such a red shift up to 70 nm. This result seems to be an important from the point of view of the prospective use of cage metal complexes of this type as molecular optical probes.

This work was financially supported by the EU grant H2020-MSCA-RISE № 778245 and grant "Development, synthesis and study the properties of fluorescently tagged iron (II) clathrochelates" №69-09/07-2021 (2021-2022).

Перелік посилань

1. Voloshin, Y., Belaya, I., & Krämer, R. , Voloshin, Y., Belaya, I., & Krämer, R. (2017). Cage Metal Complexes. doi:10.1007/978-3-319-56420-3 2017.


ACIDITY DETERMINATION OF HIERATCHICAL ZEOLITESBY POTENTIOMETRIC TITRATION METHOD

 

Lozovytska O.I., Kurmach M.M., Konysheva K.M., Shvets O.V.

Інша організація
olialoz12@gmail.com

 

Hierarchical zeolites are a new type of porous solid acid materials which combine two or more classes of porous systems, which facilities transport of bulk molecules to active sites. The latter allow to obtain materials with improved catalytic properties. Investigation of acidity (concentration, type and strength of acidity) is one of the most powerful methods to predict catalytic properties of synthesized materials. Potentiometric titration is one of the most interesting method to characterize acidic properties of zeolites. Concentration and strength of hierarchical zeolites (pKa values) of samples was calculated according Gran theory.[1]

Synthesis of hierarchical zeolites was performed using Gemini-type surfactants as structure directing agents. H-forms of hierarchical zeolites was obtained by ion-exchange method and NaOH was used as titrant. It was established that for hierarchical Al-MOR zeolites (fig.1),  pKa  of the strongest centres is around  3,5-3,6. Strength of acid sites increased in following range: BEA < MFI < MTW< MOR. Strength of Brønsted acid sites (BAS) within one zeolite structure (BEA, MTW, MFI) decrease in the range Al> Ga >> B, although the difference in strength between aluminosilicate and gallosilicate centers is not significant.

down/lozovytska16112029.png

Figure 1. Typical curves for potentiometric titration of hierarchical Al and Ga-containing zeolites

 

References

  1. Gran, G. Determination of the equivalence point in potentiometric titrations. Part II.// Analyst. – 1952. – Vol.77. –  P.  661–671.

 


SYNTHESIS, PROPERTIES AND APPLICATION OF KAOLIN/CARBON/SILICA COMPOSITES

 

Bosacka A.W., Bosacka A., Paientko V.V., Oranska O.I., Kozakievych R.B., Stolyarchuk

Відділ хімії твердого тіла
alicjabsc@gmail.com

 

Synthesis, properties and application of kaolin/carbon/silica composites

 

Bosacka A., Paientko V.V., Oranska O.I., Kozakievych R.B., Stolyarchuk N.V., Lytvynenko Y., Matkovsky A.K., Gun’ko V.M., Derylo-Marczewska A.

*alicjabsc@gmail.com

 

Kaolin clay-based materials are promising bioactive substances (BAS) carrier systems. From the various BAS, it is worth considering antioxidants because of their effect on human health. Antioxidants prevent or slow cell damage caused by free radicals produced by the body in response to environmental and other pressures. The negative effect of free radicals contributes to the emergence of diseases such as cancer, which is why it is necessary to counteract them [1]. The proposed in this work composite systems based on kaolin will use as a chocolate filling for the BAS carrier.

In this work, the systems based on the kaolin (layered clay), carbon, silica and with the addition of bee pollen as a source of BAS are obtained by mechanochemical  activation of ingredients using a knife-mill to provide high degree of dispersion of components. The differentiated composition of the kaolin/carbon/(silica) and kaolin/carbon/(silica)/bee pollen systems was examined. The textural and structural properties of selected samples were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction analysis (XRD), and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The kinetics release of the cyanide-3,5-diglicoside, which is a representative of anthocyanins, was considered.

Powder XRD patterns of kaolin/carbon/(silica) composites were recorded on DRON-4-07 diffractometer (Burevestnik, Russia) in a copper radiation (λ=1.5418 A), with X-ray beam focusing on Bragg-Brentanoa geometry, in the angular range of 5-70 degrees. Phase identification was carried out using an X-ray database PDF-2. The diffractograms of the initial components and their composites (VAC-1, VAC-5, VAC-7, VAC-9, VAC-11) are shown in Figure 1A. The peaks on composite diffractograms correspond to kaolinite (ICDD # 83-971) and quartz (ICDD # 86-1630), included in the carbon material. Thus, the internal structure of kaolin and carbon is preserved in composites. The presence of carbon in composites leads to a minor decrease in the intensity of kaolin peaks.

FT-IR spectra were registered on Nicolеt NEXUS 470 spectrometer (Waltham, Massachusetts, USA) (4 cm-1step, 32 scans) in the spectral range from 400 to 4000 cm-1. The samples were grinded with KBr in proportion 1:20 and placed onto the sample stand. The recorded spectra of the kaolin/carbon (VAC-5, VAC-9), kaolin/bee pollen (VAC-2), kaolin/silica/bee pollen (VAC-4), and kaolin/carbon/bee pollen (VAC-6, VAC-10) composites are presented in Figure 1B. The certain decrease in the

intensity of kaolin peaks results from the presence of carbon in the composites. However, the main phase of all tested materials is kaolinite, therefore characteristic vibrations originating from kaolin clay are observed. The first intensive peaks at 3690 cm-1and less intensive peaks at 3660 cm-1correspond to the stretching vibrations of -OH (Al-OH) groups. Below 1200 cm-1, stretching and deformation vibrations from Si-O, Al-OH and Si-O-Al groups are reported. In the range of 1900-1500 cm-1, stretching vibrations of the C=O groups are also visible. Moreover, the peaks observed at 2920 and 2820 cm-1for VAC-2, VAC-4, VAC- 6, and VAC-10 samples are related to the occurrence of stretching vibrations of the -CH groups, indicating the incorporation of bee pollen phase into the kaolin structure [2,3].

 

A B 

Figure 1. XRD diffractograms (A), FT-IR spectra (B) of VAC samples.

 

The BAS kinetics release was conducted for cyanide-3,5-diglicoside (anthocyanin) according to the established procedure. The highest BAS kinetics release was determined for VAC-14 sample.

In conclusion, the kaolin/carbon/(silica) and kaolin/carbon/(silica)/bee pollen composites were successfully synthesized. The data obtained by XRD and FT-IR measurements are in good agreement. Both techniques proved that the main phase of composites is a layered clay mineral – kaolinite, Al2(Si2O5)(OH)4. The provided results will be helpful in choosing the best composition of kaolin/carbon/(silica)/bee pollen systems to receive innovative chocolates with a composite filling to the BAS carrier.

 

Acknowledgments: The research leading to these results are supported by project International Doctoral Studies in Chemistry within the framework of the Operational Program Knowledge Education Development (Action 3.2 Doctoral studies, Axis III Higher education for economy and development, co-financed by European Union under the European Social Fund.

 

References

                                                             

1.     Mattioli R.,et al.,Anthocyanins: A Comprehensive Review of Their Chemical Properties and Health Effects on Cardiovascular and Neurodegenerative Diseases. Mol. – 2020. – Vol. 25. – P. 3809.

2.     Tironi A.,et al.,Thermal Treatment of Kaolin: Effect on the Pozzolanic Activity. Procedia Mater. Sci. – 2012. – Vol. 1. – P. 343–350.

3.     Chen X.,et al.,Retention profile and kinetics characteristics of the radionuclide 90-Sr(II) onto kaolinite. J. Radioanal. Nucl. Chem. – 2015. – Vol. 303. – P. 509–519.


PREPARATION OF FUEL ADDITIVES VIA FURFURAL ACETALIZATION

 

Копа И.Д., Бараков Р.Ю., Щербань Н.Д.

Інша організація
ivan_kopa@ukr.net

 

PREPARATION OF FUEL ADDITIVES VIA FURFURAL ACETALIZATION

Kopa I.D., Barakov R.Yu., Shcherban N.D.

L.V. Pisarzhevskii Institute of Physical Chemistry of the NAS of Ukraine, 

31 Nauki Av., Kyiv-03028, Ukraine,

ivan_kopa@ukr.net

 

An increasing interest to biofuels caused by the continuous depletion of fossil resources and the resulting growth in their price, as well as numerous environmental problems, stimulates the production of fuel components primarily using renewable raw materials and effective solid catalysts. Lignocellulosic biomass seems to be the most promising for biofuel production, however, a multistage preliminary processing is required to transform it into a finished product. Furfural being one of such finished products, is the most common industrial chemical, a platform for the synthesis of a wide range of useful chemical compounds.

In this work, furfural acetalization with ethanol and glycerol over β zeolites and graphitic carbon nitride, respectively, was investigated.

Figure 1. Reaction of acetalization of furfural with alcohols

   

                                      (a)                                                                (b)

Figure 2. Kinetic curves of furfural interaction with ethyl alcohol (a) and SEM image of a hierarchical zeolite (b). aReaction conditions: furfural (5 mmol); ethyl alcohol (15 mL); catalyst (0.09 g); temperature (25 °C)

         

          It was demonstrated that furfural interaction with ethanol was the most effective over the hierarchical β zeolites resulting in ca. 80% yield of the desired acetal. Acetalization of furfural with glycerol leads to the formation of two isomers – dioxolane and dioxane with a selectivity of ca. 55 and 45%, respectively.

References

Appaturi J. N., Ramalingam R. J., Al-Lohedan H. A., Khoerunnisa F., Ling T. C., Ng E. P. Selective synthesis of dioxolane biofuel additive via acetalization of glycerol and furfural enhanced by MCM-41-alanine bifunctional catalyst // Fuel. – 2021. – Vol. 288. – P. 119573.


МЕТОДИ ОТРИМАННЯ СИНТЕТИЧНИХ АНІОННИХ ГЛИН ПЕРЕМЕННОГО СКЛАДУ

 

Бутенко Э.О., Ярошук Екатерина Павловна


butenko_e_o@pstu.edu

 

МЕТОДИ ОТРИМАННЯ СИНТЕТИЧНИХ АНІОННИХ ГЛИН ПЕРЕМЕННОГО СКЛАДУ

 

Бутенко Е.О., Ярошук К.П.

Кафедра хімічної технології та інженерії ДВНЗ «ПДТУ»

butenko_e_o@pstu.edu

 

Мета роботи – розробка універсальних сорбентів для очищення природних та питних вод, шляхом зниження вмісту токсичних речовин органічного та неорганічного типу до показників ГДК.

Об’єкт дослідження – синтетичні шаруваті аніонні глини різного складу

Синтетичні аніонні глини можуть бути синтезовані за допомогою різних методик залежно від конкретних вимог і властивостей, одержуваної сполуки. Широко використовуваними методами для отримання ШПГ існують: методи осадження, гідроліз, гідротермальний синтез, аніонообмінні технології, золь-гель методи, метод полімерного прекурсора та інші [46-51].

Синтетичні аніонні глини, як правило, отримують шляхом співосадження неорганічних солей у лужному середовищі або при постійному рН. Розподіл розміру і морфології частинок залежить від перенасичення розчину при синтезі. Зазвичай перенасичення досягається за допомогою фізичних (випаровування) або хімічних (зміна рН) методів.

Для отримання синтетичних аніонних глин із заданими параметрами зазвичай використовують метод аплікаційного формування, рідше ‒ метод варіювання рН. Значення рН повинно бути вибрано ретельно. Якщо рН занадто низьке, то не всі наявні в розчині іони металів будуть випадати в осад. Однак, з іншого боку, якщо значення рН занадто велике, то може протікати процес розчинення одного або більше іонів металів. Слід враховувати і той момент, що якесь конкретне значення рН для осадження синтетичних аніонних глин не обов'язково. рН процесу осадження має дорівнювати рН найбільш розчинної гідроксиду металу.

Синтез синтетичних аніонних глин показав, що можна створити селективні сорбенти с заздалегідь відомими властивостями для поглинання органічних та неорганічних забруднювачів з питних та природних вод.

Розроблено методи, що дозволяють створювати сорбети з порами заданого розміру.

 

Ключові слова: синтетичні аніонні глини, синтези, розмір пір, аплікаційне формування

 

Syntheses of synthetic anionic clays have been investigated; methods of formation of the set structure and basicity of synthesis of layered anionic clays are investigated.

Досліджено синтези синтетичних аніонних глин; вивчені способи формування заданої структури і основності синтези шаруватих аніонних глин.

Исследованы синтезы синтетических анионных глин; изучены способы формирования заданной структуры и основности синтеза слоистых анионных глин.

Перелік посилань

 

  1. Bish DL (1980) Bull Mineral 103:170
  2.  Miyata S (1983) Clays Clay Miner 31:305
  3.  Butenko E., Kapustin A. Layered double hydroxides structure and composition influence on sorption characteristics relative to chromium anions // Epitoanyag. – Budapest. – 2010. – Т. 2. - P. 43-45.
  4.  Бутенко Э.О., Капустин А.Е. Синтез и технология получения анионных адсорбентов // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – Харьков. – 2010. – № 2/6 (44). – С. 41-47.
  5. Butenko E.O., Kapustin A.E. Synthetic receipt of layered double hydroxides of various compositions // Abstracts of the International Scientific and Technical Conference "University Science – 2013." - T. 1. – p. 230-231.

 

 


Версия для печати

Webmaster (c) 2002-2019