Физическая химия. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия
Статья научная
Определение минимальных температурных и временных порогов образования гомогенных образцов ферритных материалов для разных методов интересно с той точки зрения, что финальная температура ферритизации, а также время выдержки влияет на конечный размер частиц. С уменьшением температуры ферритизации и времени выдержки также снижается конечный размер частиц получаемого материала. Для гетерогенных катализаторов это является важным параметром, так как чем меньше размер частиц катализатора, тем выше его каталитическая активность. В статье исследованы керамический, золь-гель (цитратный) метод, метод соосаждения и гидротермальный метод на примере получения СuFe2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, ZnFe2O4. Экспериментально определены нижние температурные пороги образования ферритных фаз для керамического, золь-гель (цитратного), гидротермального метода и метода соосаждения на примере получения CuFe2O4, NiFe2O4, СoFe2O4, ZnFe2O4. Температурный порог образования уменьшается в ряду: керамический метод (1000-1100 °С), метод соосаждения (400-800 °С), гидротермальный метод (180 °С), золь-гель (цитратный) метод (150-300 °С); при этом для каждого из методов выдержка может составлять от нескольких часов до суток. Используя данные порошковых дифрактограмм, методом полнопрофильного анализа по Ритвельду установлены параметры решетки для всей линейки образцов. Для СuFe2O4, полученного керамическим методом: a = 8,376 Å, V = 587,74 Å3; золь-гель (цитратным) методом: a = 8,270, V = 565,63 Å3; методом соосаждения: a = 8,392, V = 590,90 Å3; гидротермальным методом: a = 8,278, V = 567,24 Å3. Для СoFe2O4, полученного керамическим методом: a = 8,385, V = 598,49 Å3; золь-гель (цитратным) методом: a = 8,353, V = 582,82 Å3; методом соосаждения: a = 8,378, V = 588,04 Å3; гидротермальным методом: a = 8,393, V = 591,31 Å3. Для NiFe2O4, полученного керамическим методом: a = 8,338, V = 579,59 Å3; золь-гель (цитратным) методом: a = 8,357, V = 583,49 Å3; методом соосаждения: a = 8,347, V = 581,40 Å3; гидротермальным методом: a = 8,351, V = 582,38 Å3. Для ZnFe2O4, полученного керамическим методом: a = 8,439, V = 600,97Å3; золь-гель (цитратным) методом: a = 8,439, V = 8,439 Å3; методом соосаждения: a = 8,440, V = 601,10 Å3; гидротермальным методом: a = 8,453, V = 604,02 Å3.
Бесплатно
Фазовая диаграмма системы BaO-PbO-Fe2O3
Статья научная
В статье представлены результаты проведенного исследования системы BaO-PbO-Fe2O3. С учетом экспериментальных данных подобраны и оптимизированы самосогласованные наборы значений термодинамических параметров, позволяющие моделировать реализующиеся в этой системе фазовые равновесия. Сформирована пользовательская база данных, позволяющая проводить расчёты с помощью программного пакета FactSage. С помощью программного пакета FactSage рассчитана фазовая диаграмма системы BaO-PbO-Fe2O3. Результаты расчётов представлены в виде изотермических и политермических разрезов фазовой диаграммы, а также поверхность ликвидуса исследуемой системы. В необходимых случаях на диаграммы нанесены изобары, отражающие равновесные парциальные давления оксида свинца. Полученные результаты будут востребованы для рационального выбора режимов выращивания кристаллов гексагональных ферритов из оксидного расплава.
Бесплатно
Фазовые переходы в растворах сополимеров бутил- метакрилата и метакриловой кислоты
Статья обзорная
Построены фазовые диаграммы бинарных и тройных систем, содержащих сополимер БМА и МАК и диоксан. Полученные диаграммы характеризуются верхними критическими температурами растворения (ВКТР). Показано, что с увеличением содержания звеньев МАК происходит снижение критических концентраций бинарных и тройных систем. Для псевдобинарных систем, содержащих ПБМА, отмечена поверхностная активность одного полимера по отношению к другому
Бесплатно
Физико-химическая модель натриевосиликатного расплава и термодинамика Q n-единиц
Статья научная
Сформирована физико-химическая модель натриевосиликатного расплава, основанная на представлениях о структурных единицах Q n, представляющих кремнекислородные тетраэдры с различным соотношением мостиковых и немостиковых атомов кислорода. Результаты моделирования откорректированы на основе данных высокотемпературной спектроскопии КР, что позволило ввести поправки для термодинамики Q n-единиц. Полученные результаты позволяют описать структуру и свойства расплава в области составов от чистого SiO 2 до ортосиликата натрия в диапазоне температур от 700 до 2000 К.
Бесплатно
Физико-химические аспекты миграционных процессов тяжелых металлов в природных водных системах
Статья научная
Исследовано влияние физико-химических факторов на накопление и распределение тяжелых металлов (Fe, Zn, Cu, Ni, Cd, Pb) в системе вода - донные отложения Куйбышевского водохранилища. Проведена оценка сезонной динамики миграционной способности металлов из воды в донные отложения с использованием коэффициента распределения. Рассмотрены присутствующие в водохранилище доминирующие формы металлов, в которых основными лигандами могут выступать ионы ОН-, НСО3- и фульвокислотные остатки.
Бесплатно
Статья научная
В работе изучены композитные материалы на основе оксидов Fe3O4/TiO2 и Fe3O4/SiO2/TiO2, синтезированные гидротермальным пероксидным методом. На первой стадии наночастицы магнетита осаждали гидроксидом аммония из смеси водных растворов сульфата железа(II) и хлорида железа(III) при непрерывном воздействии ультразвука, после чего отмывали дистиллированной водой. На второй стадии полученные гидратированные частицы магнетита стабилизировали поливиниловым спиртом (ПВС) путём диспергирования их при воздействии ультразвука в горячем насыщенном водном растворе ПВС. На третьей стадии в композит вводили фотокаталитически активные частицы на основе оксида титана путём смешивания стабилизированной суспензии магнетита с водным раствором пероксотитановой кислоты (и опциональным введением золя кремниевой кислоты) с последующей гидротермальной обработкой смеси при 180 °C в течение 24 часов, отмывкой, сушкой под вакуумом и прокаливанием в муфельной печи. Изучено влияние на свойства образцов мольного содержания в них железа и титана, введения в образцы добавки диоксида кремния, а также термообработки при 350 и 700 °C. Исследованы фотокаталитические свойства синтезированных образцов в процессе фотодеструкции метилового оранжевого и метиленового голубого, а также их магнитная извлекаемость из суспензии. Выполнена физико-химическая характеризация образцов методами сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, порошковой рентгеновской дифракции, порометрии с низкотемпературной адсорбцией азота, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, термического анализа (ТГ-ДСК), совмещенного с масс-спектрометрией газообразных продуктов термолиза. Определены оптимальные условия синтеза композитов, проявляющих лучшее сочетание фотокаталитических и магнитных свойств. Полученные фотокатализаторы можно использовать для очистки воды от красителей с последующим извлечением при помощи магнитного поля.
Бесплатно
Физико-химические характеристики смешанных гелей кремниевой кислоты и оксигидрата лантана
Статья обзорная
Исследованы смешанные гели кремниевой кислоты и оксигидрата лантана, полученные при разных способах смешения реагентов и рН маточного раствора. Установлено, что введение нитрата лантана в раствор метасиликата натрия приводит к образованию смешанных гелей, состоящих из зёрен оксигидрата лантана, «вкрапленных» в матрицу силикагеля. Такие гели имеют низкую сорбционную активность; зёрна оксигидрата лантана склонны к деструкции в сорбате. Введение силиката натрия в раствор нитрата лантана приводит к формированию сополимера, имеющего высокую сорбционную активность. С ростом рН синтеза сорбционная ёмкость сополимерных смешанных гелей возрастает, а зернистых смешанных гелей - снижается.
Бесплатно
Формирование оксигидратов иттрия и циркония в присутствии неионогенного пав
Краткое сообщение
Исследовано влияние широко распространенного неионогенного смачивателя ОП-10 (октилфениловый эфир декаэтиленгликоля) на физико-химические свойства оксигидратов двух разных по основности металлов-циркония и иттрия. Изучены сорбционные свойства, термолиз и морфология поверхности образцов, полученных без ПАВ и при концентрациях ОП-10 в маточном растворе, при которых ПАВ образует молекулярные растворы, сферические и цилиндрические мицеллы. Оксигидрат циркония в присутствии ОП-10 в маточном растворе формирует сфероидальные нано-частицы, максимальная доля которых наблюдается при концентрации ОП-10, соответствующей образованию сферических мицелл. Оксигидрат иттрия формирует палочкообразные наночастицы, при концентрации ОП-10 в маточном растворе, соответствующей формированию цилиндрических мицелл. Оксигидраты циркония и иттрия, полученные при оптимальной концентрации ОП-10, имеют на порядок более высокие сорбционные свойства, чем образцы, синтезированные без ПАВ.
Бесплатно
Формирование полимерных материалов повышенной термостабильности
Статья научная
Благодаря своей универсальности, низкой стоимости и относительной безопасности для окружающей среды поливинилхлорид относится к наиболее широко используемой группе термопластов. Ключевым методом при производстве компаундов на основе поливинилхлорида является введение добавок, улучшающих необходимые характеристики. Расширение сфер применения полимерных материалов приводит к разработке композитов повышенной термостабильности. Достижение данной цели с помощью фосфорсодержащих и галогенсодержащих добавок не всегда оправданно и возможно. Минеральные наполнители не теряют своей актуальности при производстве композитов повышенной термостабильности. Устойчивое развитие способствует необходимости принятия определенных разумных решений для обеспечения безопасности нашей планеты, одним из которых является привлечение отходов в круговорот производства. Основным фактором при использовании наполнителей является обеспечение равномерного распределения частиц, что достигается среди прочего уменьшением размера частиц наполнителя. В работе показана потенциальная возможность использования вермикулита и яичной скорлупы в качестве наполнителей для полимеров повышенной термостабильности. Составлены рецептуры ПВХ композиций с содержанием исследуемых наполнителей. Изучен синергизм действия данных добавок на термоаналитические характеристики ПВХ композиций. Определено совместное влияние на реологию компаундов с их содержанием.
Бесплатно
Статья научная
В окружающей среде органические загрязнения подвергаются разложению при помощи микроорганизмов: происходит деструкция загрязнений на простые вещества - углекислый газ, воду и др. Органические поллютанты можно подразделить по происхождению на природные и искусственные. К природным относятся загрязнениям естественного происхождения: продукты метаболизма живых существ, остатки растений, животных и др. Эти вещества микроорганизмами, живущими в окружающей среде, разлагаются вполне успешно. Искусственные загрязнения образуются в результате различных технологических процессов или используются на предприятиях. Это фенол и его производные, красители, продукты нефтехимических производств. Данные загрязнения имеют синтетический характер, поэтому природная микрофлора к ним не приспособлена. Разложение таких загрязнений происходит очень медленно, иногда в течение нескольких десятков лет. В результате происходит накопление органических поллютантов в лучшем случае на специальных полигонах, в худшем - в окружающей среде (почва, озёра, реки). Существующие методы очистки - сорбция, ионный обмен, мембранная очистка - не разлагают загрязнения, а лишь концентрируют, что в глобальном смысле приводит к их накоплению. В ряде стран существуют целые озёра и даже реки, окрашенные во все цвета радуги из-за накопленных органических загрязнений. В данной работе исследованы фотокаталитические свойства композитных гранулированных фотокатализаторов, в которых наноразмерные фотокаталитически активные частицы на основе анатаза внедрены в объём гранулы силикагеля. Показано, что композитные гранулы успешно окисляют модельные органические загрязнения - красители метиленовый голубой, метиловый оранжевый и метиловый фиолетовый.
Бесплатно
Химические и технологические приемы получения фотокаталитического покрытия
Статья научная
Разработаны методы получения фотокаталитического покрытия на основе оксидов титана на ценосферах с использованием активированного пирогидролиза хлорида титана на поверхности, аппретированной неорганическими полимерами. Показано, что эффективность фотокаталитического воздействия на органические загрязнители воды опытных образцов ценосфер превосходит известные решения при уменьшенной в четыре раза по сравнению с используемыми концентрации ценосфер. Присутствие на поверхности воды ценосфер с фотокаталитическим покрытием существенно ускоряет процесс минерализации нефтепродуктов под воздействием ультрафиолетового излучения.
Бесплатно
Электрохимические свойства углеродных материалов с высоким содержанием азота
Статья научная
Разработка и совершенствование материалов для накопления электрической энергии является важной для развития технологии возобновляемых источников энергии. Одними из наиболее подходящих устройств для накопления электрической энергии являются суперконденсаторы, так как они способны выдерживать высокие токи заряда и разряда, имеют большое количество циклов перезарядки. Характеристики двойнослойных суперконденсаторов (ДСК) во многом зависят от материалов электрода, в котором формируется двойной электрический слой. Наиболее перспективными материалами для производства ДСК являются материалы на основе углерода, такие как активированные угли, сажи, фуллерены, нанотрубки, графен. Улучшить характеристики существующих материалов возможно за счет увеличения их электропроводности, смачиваемости электролитом, увеличения удельной площади поверхности. Допирование углеродных материалов атомами азота позволяет во многом решить эти задачи, в том числе снизить их электрическое сопротивление. Одним из способов получения богатых азотом углеродных материалов является медленный термолиз смеси каменноугольного пека и меламина. Такой способ позволяет получить однофазные углеродные материалы с массовой долей пека до 22 масс. %. Методами электронной микроскопии показано, что с увеличением концентрации азота происходит разрыхление материалов. Методом рентгенофазового анализа показано, что полученные материалы имеют слоистую структуру, подобную графиту. Методом РФЭС установлено, что атомы азота встраиваются в структуру графитового листа. В полученных материалах преобладают атомы азота в пиридиновой конфигурации. Электрохимические свойства полученных материалов были исследованы при помощи электрохимической ячейки, которая является прототипом ДСК. Наибольшей ёмкостью обладает материал с концентрацией азота 4,2 масс. %. Характеристики полученного ДСК сравнили с промышленно выпускаемым конденсатором емкостью 220 мФ и показали их большое сходство.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время обнаружение лекарственных препаратов в биологических образцах - длительный и трудоемкий процесс, требующий использования дорогостоящего оборудования. Ацетаминофен является эффективным жаропонижающим и болеутоляющим средством. Именно благодаря широкому применению этого препарата в лечебных целях его обнаружение в биологических образцах имеет важное значение. В этой работе рассматривается электрохимический подход для выявления ацетаминофена в воде. Использование угольно-пастового электрода модифицированного композитным материалом SmFeO3/g-C3N4 позволяет легко и быстро определить препарат, благодаря лучшим сочетаниям свойств. Минимальная точка обнаружения ацетоминфена предложенным электродом составила 500 нМ, максимальное - 230 мкМ.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлен синтез и исследование электрохимических свойств микросферического фосфата титана (TiP) сложного состава и иерархической структуры. Материал представляет собой микросферы фосфата титана. Он был применен в качестве высокоэффективной электроактивной добавки к угольной пасте для создания модифицированного электрода. Ключевым результатом является демонстрация превосходных электрохимических характеристик микросферического образца TiP 1/6 со средним размером ~8 мкм. Данный образец показал минимальное сопротивление переносу заряда (Rct = 12 Ом) и максимальный ток отклика (I = 1,37 мА) по сравнению с микросферами иных размеров. Это превосходство объясняется достижением оптимального баланса между двумя критически важными параметрами: составом поверхности, обеспечивающим низкое сопротивление переносу заряда, и структурой агрегированных микрочешуек, способствующей эффективной диффузии реагентов к активным центрам. Более мелкодисперсные сферы (~4 мкм), хотя и обладают минимальным диффузионным барьером (Rct = 41 Ом), уступают по сопротивлению переноса заряда. Крупные микросферы (~15 мкм, Rct = 15 Ом) имеют оптимальный состав поверхности, но их размер ограничивает диффузию. Сенсор на основе TiP 1/6 продемонстрировал выдающиеся аналитические параметры, включая низкий предел обнаружения широко применяемого антибиотика, широкий линейный рабочий диапазон и высокую селективность. Успешное тестирование сенсора на реальных образцах подтверждает его практическую применимость. Полученные результаты свидетельствуют о высоком потенциале синтезированного иерархического микросферического фосфата титана TiP 1/6 для разработки высокочувствительных и селективных электрохимических сенсоров, перспективных как для исследовательских задач, так и для коммерческого применения.
Бесплатно
Электрохимическое поведение аморфных сплавов на основе железа и кобальта в щелочном электролите
Статья научная
Методом вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала исследовано поведение аморфных сплавов в концентрированном щелочном электролите. Проведен сравнительный анализ их коррозионной стойкости с учетом химического состава и вероятных электрохимических реакций.
Бесплатно
Электрохимическое поведение сплавов системы Cu-Zr-O в растворе хлорида натрия
Статья научная
Методом циклической вольтамперометрии изучено электрохимическое поведение сплавов системы Cu-Zr-O в растворе 3%-ного NaCl. Дана сравнительная характеристика коррозионной активности рассматриваемой системы.
Бесплатно
Энтальпия гидратации простых анионов галогенов
Статья научная
В работе предложены модели расчета стандартной энтальпии образования простых анионов в газовой фазе и в водном растворе, стандартной энтальпии гидратации анионов. Возможности моделей проиллюстрированы на примере галид-ионов. Сделаны прогнозные вычисления термохимических характеристик для астатид-иона. Полученные величины энтальпий образования газообразных анионов позволили рассчитать для атомов галогенов корректные значения сродства к электрону.
Бесплатно
Энтальпия гидратации халькогенидов
Статья научная
В работе показана возможность применения модифицированной модели для расчета стандартной энтальпии образования анионов халькогенов в газовой фазе и в водном растворе, стандартной энтальпии гидратации халькогенид-ионов. Сделаны предсказательные расчеты термохимических характеристик для аниона полония. Полученные величины энтальпий образования газообразных анионов позволили рассчитать для атомов халькогенов первые и вторые значения сродства к электрону.
Бесплатно
Энтальпия электромагнитного взаимодействия, потенциал ионизации и энтальпия образования катиона
Статья научная
Доказана возможность применения модели энтальпии кристаллической решетки для адекватного расчета энтальпии образования ∆ fН°(Ме z+, г) и потенциала ионизации с использованием радиуса катиона. Предложено деление групп Периодической таблицы Д.И. Менделеева в соответствии с электронным строением простых катионов и анионов.
Бесплатно
Эффективность действия пеногасителей для однокомпонентной полиуретановой системы
Статья научная
Разработана методика определения эффективности удаления макро- и микропены из водно-дисперсионной полиуретановой системы. Проведены испытания для однокомпонентного полиуретанового материала резьбового смазочного покрытия. Оценена эффективность использования и совместимость различных пеногасителей с данным материалом.
Бесплатно
