Синтез мезопористых материалов под действием ультразвука : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / научный руководитель Е. В. Скорб

Abstract

Объектом настоящего исследования являлись дисперсии металлических частиц, а также графита в чистых водных и спиртовых растворах, и растворах содержащих ионы металлов. Цель исследования состояла в разработке методов получения мезопористых материалов, такие как оксидов металлов, а также углерода при действии на материалы ультразвука в водных и неводных растворах и установление основных закономерностей указанных процессов. Методы исследования: сканирующая и просвечивающая электронная микроскопии, в том числе и высокого разрешения, рентгеноструктурный анализ метод инфракрасной спектроскопии, спектроскопия УФ/видимого диапазона, измерения ζ-потенциала и размера наночастиц, мессбауэровская спектроскопия, исследование магнитных свойств, термопрограмируемая десорбция водорода и воды. В результате выполненного исследования разработаны методы получения мезопористых структур и наночастиц, таких как оксиды металлов, а также графита при ультразвуковом воздействии различной интенсивности и продолжительности. Установлены основные факторы, влияющих на сонохимическое диспергирование (селективное травление) – самопроизвольное структурообразование в процессе обработки материалов ультразвуком. Показано, что за счет варьирования условий ультразвуковой обработки можно эффективно влиять на пористость и структуру формируемых нанокомпозитов. Показана возможность влияния на пути модификации графита в водной суспензии путем введения в воду спирта для регулирования процессов коллапса кавитационных пузырей и понижения поверхностного натяжения. Показано, что при высоких концентрациях частиц большую роль играют механические эффекты. Показана возможность увеличения выхода при образовании углеродных наноструктур из графита в присутствии веществ стабилизаторов-организаторов. Найдены оптимальные соотношения в облучаемой суспензии для увеличения выхода либо графеновых нанорибон, либо углеродных нанотрубок. Предложены методы создания на этой основе новых активных нанокомпозитных систем с магнитными свойствами, систем для водородной энергетики. Так полученные материалы могут быть использованы как магнитные материалы, материалы с электрокаталитической активностью и в области водородной энергетики.