Фундаментальные основы создания неорганических и композиционных материаловНИР

Fundamentals of the development of metallic and composite materials

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Фундаментальные основы создания металлических и композиционных материалов
Результаты этапа: 1. В рамках термодинамического моделирования (CALPHAD) четырехкомпонентных металлических систем(Au,Ag,Cu)-(In,Sn)- Cu - Pd созданы термодинамические модели бинарных и тройных фаз, образующихся в этих системах. С целью уточнения параметров этих моделей выполнены эксперименты по определению температур и энтальпий фазовых переходов для образцов различного состава. 2. Проводился поиск новых тройных церийсодержащих интерметаллидов с целью поиска соединений, обладающих тяжелофермионными свойствами и проявляющих флуктуации валентности атомов церия. Синтезирован новый интерметаллид Ce5Ru3Ga2 и определена его кристаллическая структура. По своим магнитным свойствам этот интерметаллид является парамагнетиком, а в его структуре нет коротких контактов Ce-Ru. 3. Изучена активность хромсодержащих и биметаллических катализаторов на аморфных и кристаллических силикатных и алюминатных подложках в реакциях диоксида углерода с предельными углеводородами. Показано, что активность катализатора существенно зависит от состава и структуры подложки. Биметаллические катализаторы обеспечивают повышение стпенени конверсии или селективности, но не то и другое одновременно. 4. Изучено влияние микролегирующих добавок на пластичность низкоуглеродных сталей. В присутствии небольших количеств титана и серы происходит выделение образований состава Ti4C2S2, что значительно улучшает штампуемость материала. Механические свойства стали улучшаются также при образовании в ней мелкодисперсного силикатного стекла. 5. Предложена модель неклассического зародышеобразования, объясняющая образование разных продуктов при реакции циамелурат-ионов с ионами переходных металлов первого ряда в условиях кинетического (быстрое время реакции, пониженные температуры) и термодинамического контроля. Образующиеся в итоге реакции металл-органические каркасные структуры обладают фотокаталитическими свойствами. 6. Методами квантовой химии осуществлялось моделирование строения комплексов лантанид-ионов в азотнокислой среде, что представляет важность для разработки процессов извлечения лантанид-ионов из продуктов переработки ядерного топлива. 7. На монокристальном дифрактометре STADI VARI, приобретенном в рамках Программы развития МГУ, проведен 261 рентгендифракционный эксперимент, в том числе по заявкам других кафедр химического факультета, а также других факультетов МГУ. По материалам этих работ подготовлен ряд публикаций, в которых участвовали сотрудники кафедры.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Фундаментальные основы создания металлических и композиционных материалов
Результаты этапа: В трехкомпонентных системах типа (Ag,Au,Cu)-(In,Sn)-Pd. Экспериментально установлены две фазовые диаграммы, Ag-Pd-Sn и In-Pd-Sn. Построены термодинамические модели фаз и проведено термодинамическое моделирование пяти систем, Ag-Au-In, Au-Cu-In, Ag-In-Pd, Ag-Pd-Sn и In-Pd-Sn. Созданы предпосылки термодинамического моделирования четырехкомпонентных систем такого типа. Построены изотермические сечения фазовых диаграмм систем Co-Nb-Re, Co-Ta-Re, Co-Nb-Mn и Co-Ta-Mn при 1200 и 1375 К. Установлено, что для жаропрочных и жаростойких сплавов на основе кобальта добавки рения значительно повышают твердость, а добавки хрома повышают устойчивость к высокотемпературному окислению. Синтезированы моно- и биметаллические катализаторы реакции окисления алканов до алкенов. Установлено, что наивысшую активность проявляют биметаллические хромо-никелевые катализаторы, но их селективность ниже, чем у катализаторов на основе оксидов хрома. Разработаны методики плазмоэлектрохимического расщепления графита в растворах электролитов, содержащих ионы переходных металлов. Получены малослойные графеновые структуры, состоящие из 6-14 графеновых слоев, декорированные частицами оксидов металлов - марганца и кобальта. Полученные материалы обладают каталитическими свойствами по отношению к реакции восстановления кислорода, сопоставимыми со свойствами платинового катализатора. Предложены феноменологические модели расщепления графита в условиях анодной и катодной плазмы. В условиях термодинамического и кинетического контроля получены соли циамелуровой кислоты и катионов переходных металлов разного состава и строения. Показано, что некоторые из полученных веществ обладают фотокаталитической активностью по отношению к реакции фоторазложения фенола. Предложена феноменологическая модель мицеллы с двойным электрическим слоем, объясняющая причины формирования метастабильных фаз, которые потом с течением времени могут превращаться в термодинамически стабильные. На приборе коллективного пользования - монокристальном дифрактометре STOE STADI VARI, закупленном в рамках Программы развития МГУ, изучались кристаллические структуры новых веществ, полученных сотрудниками кафедры, а также проводились рентгеноструктурные исследования по заявкам сотрудников других кафедр химического факультета, других факультетов МГУ, а также других университетов, с которыми осуществляется научное сотрудничество. По итогам совместных работ опубликовано 13 статей.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Фундаментальные основы создания неорганических и композиционных материалов
Результаты этапа: 1. В лаборатории физико-химического анализа исследованы тройные металлические системы, включающие лантаноиды, переходные металлы и р-металлы. Синтезировано 25 новых интерметаллидов, установлены их структуры. Ряд интерметаллидов получены в однофазном виде и готовы к исследованию их электрофизических и магнитных свойств. По материалам исследований опубликованы 4 статьи. 2. В лаборатории неорганических и композиционных материалов завершен комплекс работ по синтезу и исследованию жаропрочных и жаростойких сплавов на основе кобальта с добавками рения, ниобия, тантала и марганца. Изучены тройные металлические системы Co-Re-Nb, Co-Re-Ta, Co-Nb-Mn и Co-Ta-Mn, установлены области существования различных фаз в этих системах и определены условия, благоприятствующие дисперсионному упрочнению этих сплавов. По итогам выполненных исследований И.И. Федораевым в 2023 г. защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук "Легированные рением, марганцем и хромом кобальт-ниобиевые и кобальт-танталовые сплавы: получение, состав и свойства" 3. В лаборатории экологической химии изучались возможности создания катализаторов реакции гидрирования диоксида углерода до метанола. В серии экспериментов были синтезированы медно-цинковые катализаторы, в качестве носителей которых были использованы коммерческие SiO2 и Al2O3. Варьируя состав катализатора, температуру и давление были установлены условия, благоприятствующие высокой селективности по метанолу и высокой производительности катализатора. В другой серии экспериментов были синтезированы Cu-Zn и Fe-содержащие катализаторы с использованием в качестве носителя цеолита ZSM-5 и алюмосиликатных нанотрубок галлуазита (H-ZSM-5/ГНТ). Основными продуктами восстановления СО2 на Cu-Zn катализаторах оказались метанол и метан, причем в интервале температур 290-320°С селективность по метанолу составила 80-88%. На Fe-содержащих катализаторах была достигнута высокая степень конверсии, но основными продуктами оказались CO, CH4 и олефины. По результатам исследований опубликованы 2 статьи. 4. В лаборатории структурной химии на приборе коллективного пользования - монокристальном дифрактометре STOE STADI VARI, закупленном в рамках Программы развития МГУ, в интересах сотрудников различных кафедр химического факультета было проведено более 100 дифракционных экспериментов с целью определения кристаллических структур новых соединений. По результатам рентгеноструктурных исследований было опубликовано 15 совместных статей.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Фундаментальные основы создания неорганических и композиционных материалов
Результаты этапа:
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Фундаментальные основы создания неорганичесчких и композиционных материалов
Результаты этапа:
6 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Фундаментальные основы создания неорганических и композиционных материалов
Результаты этапа:
7 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. Фундаментальные основы создания неорганических и композиционных материалов
Результаты этапа:

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".