|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Создание фотокатализаторов на основе циамелуратов 3d- и 4f-переходных металлов для очистки воды от органических примесейНИР
Design of photocatalysts based on cyamelurates of 3d and 4f transition metals for water purification from organic admixtures
- Руководитель НИР: Асланов Л.А.
- Ответственный исполнитель: Кудрявцев И.К.
- Участники НИР: Захаров В.Н., Избякова А.С., Лысенко В.А., Пасешниченко К.А., Рыбаков В.Б., Тафеенко В.А., Фетисов Г.В., Яценко А.В.
- Подразделение: НИЛ структурной химии
- Срок исполнения: 1 января 2020 г. - 31 декабря 2022 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 20-08-00097\20
- Номер ЦИТИС: АААА-A20-120013190031-9
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Экология и рациональное природопользование
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству
- ПН России: Рациональное природопользование
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
- Критическая технология России: Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения
-
Рубрики ГРНТИ:
- 31.15.17 Кристаллохимия и кристаллография
- 31.15.25 Химическая термодинамика. Термохимия. Равновесия. Физико-химический анализ, фазовые переходы
- Классификатор OECD: Кристаллография
-
Ключевые слова:
циамелураты 3d-переходных металлов, рентгеноструктурный анализ порошкообразных веществ, фотокатализ, химический синтез, лантаноиды, кристаллические структуры
photocatalysis., lanthanoids, crystal structure, x-ray powder diffraction, cyamelurates of 3d transition metals, chemical synthesis -
Описание:
Создание фотокатализаторов на основе циамелуратов 3d- и 4f-переходных металлов для очистки воды от органических примесей
-
Abstract:
This study is related to design of the cheap and energy efficient photocatalysts, which meet the requirements of green chemistry. These photocatalysts will be based on cyamelurates of 3d and 4f transition metals studied by now.
-
Планируемые результаты:
В результате будут установлены оптимальные составы циамелуратов d- и f-переходных металлов с наилучшими фотокаталитическими и структурными характеристиками для применения их в качестве препаратов для очистки пресной воды от водорастворимых органических примесей. Будут разработаны методы синтеза циамелуратов Cu(II), Ni(II), Co(II), Fe(II), Mn(II), Cr(III), Y(III), La(III) – Lu(III) на основе методики, созданной авторами данного проекта в ходе разработки способа синтеза циамелуратов аммония; при этом будут учтены особенности получения однофазных препаратов в ходе кинетически контролируемых реакций и фазовые превращения циамелуратов перечисленных выше металлов. Будут определены кристаллические структуры циамелуратов по уникальным методикам, разработанным авторами проекта на протяжениии последних двух десятилетий для рентгеноструктурного анализа мелкокристаллических препаратов. Расшифровки кристаллических структур будут сопровождаться полнопрофильным уточнением структур и последующим кристаллохимическм анализом. Будут изучены увеличения скоростей реакций обесцвечивания красителей фотокатализаторами на основе циамелуратов d- и f-переходных металлов, сведения о которых отсутствуют в литературе.
-
Научный задел:
Опубликованы результаты синтеза циамелуратов аммония (безводного и тетрагидрата), определения их кристаллических структур и химических составов. Освоены условия синтеза циамелурата калия (исходного реагента, отсутствующего в продаже). Разработаны и успешно применены комплексы программ для определения кристаллических структур по порошкам. Обеспечен доступ к базе CCDC. Имеется все необходимое оборудование для синтеза циамелуратов (трубчатая печь, ультразвуковой генератор, магнитные мешалки, инертные газы и проч.) и исследования фотокаталитических свойств. В рамках системы коллективного пользования измерительными приборами и аналитическим оборудованием обеспечен доступ к порошковым дифрактометрам, элетронным микроскопам, химико-аналитическому оборудованию.
-
Основные результаты:
Впервые будут синтезированы 22 циамелурата разных металлов, определены их кристаллические структуры (с их регистрацией в международных информационных базах) и химические составы, изучены фотокаталитические активности полученых препаратов. По результатам фотокаталитических исследований будут предложены наиболее перспективные фотокатализаторы для очистки воды.
- Добавил в систему: Захаров Валерий Николаевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Создание фотокатализаторов на основе циамелуратов 3d- и 4f-переходных металлов для очистки воды от органических примесей |
| Результаты этапа: Полученные за период, на который предоставлен грант, результаты с описанием методов и подходов, использованных при реализации проекта (описать, уделив особое внимание степени оригинальности и новизны) В процессе исследований синтезированы циамелураты никеля(II), железа(II), цинка(II). Для выделения метастабильных циамелуратов металлов был использован кинетический контроль химических реакций. Методом abinitio рентгеноструктурного анализа расшифрованы структуры некоторых циамелуратов металлов K2Zn(C6N7O3H)2∙8H2O (Zn5), Zn(C6N7O3H)∙5H2O (Zn10), Zn(C6N7O3H2)2∙8H2O (Zn11). Кристаллохимический анализ структур позволил выдвинуть гипотезу о возможном механизме неклассического зародышеобразования: нуклеацию малорастворимых ионных соединений следует рассматривать в пределах наноразмерных реакторов, роль которых играют мицеллы с двойным электрическим слоем. Методом монокристального рентгеноструктурного анализа исследована новая модификация карбоната никеля-калия, полученного в результате попытки получить монокристаллы циамелуратов никеля, железа и цинка гидротермальным методом. Методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей в водных растворах исходного реагента циамелурата калия обнаружены наночастицы, объем которых был пропорционален концентрации соли. Их усредненный размер приблизительно равен объему двух формульных единиц циамелурата калия. Полученные результаты можно систематизировать на основе временно́го фактора, критически важного для реакций, проводимых под кинетическим контролем: метастабильная фаза Zn5 изолируется из маточного раствора немедленно после ее осаждения; метастабильная фаза Zn10 получается, если ее изолировать от маточного раствора спустя два часа после сливания растворов реагентов. Если изолировать осадок после полусуточного нахождения в маточном растворе, получается термодинамически стабильная фаза, отличающаяся по строению от Zn10. Таким образом, фазы Zn5 и Zn10 получаются под кинетическим контролем. Синтезы координационных соединений под кинетическим контролем до сих пор редки в мировой литературе. Циамелураты переходных металлов только дважды исследовались в мировой практике и имеют репутацию веществ с плохо воспроизводимым синтезом. Нами установлено, что их нужно синтезировать под кинетическим контролем. | ||
| 2 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Создание фотокатализаторов на основе циамелуратов 3d- и 4f-переходных металлов для очистки воды от органических примесей |
| Результаты этапа: Получены циамелураты никеля(II), цинка(II), кобальта(II), марганца(II), магния, меди(II), алюминия, хрома(III), кальция, свинца(II) и расшифрованы их кристаллические сируктуры. Кристаллохимический анализ структур позволил выдвинуть гипотезу о возможном механизме неклассического зародышеобразования: в процессе химического синтеза нуклеация малорастворимых ионных соединений возможна в пределах наноразмерных реакторов, роль которых играют мицеллы с двойным электрическим слоем. | ||
| 3 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Создание фотокатализаторов на основе циамелуратов 3d- и 4f-переходных металлов для очистки воды от органических примесей |
| Результаты этапа: Синтезированы циамелураты лантанидов и иттрия в условиях кинетического и термодинамического контроля, а также изучены их кристаллические структуры и химические составы полученных соединений. Выделены ряды изоструктурных соединений и показано различие кристаллического строения фаз, полученных в условиях кинетического и термодинамического контроля. Изучены фотокаталитичесикие свойства циамелуратов алюминия и цинка при деструкции хлорфенолов разных типов | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".