Получение ультрадисперсных кристаллических материалов системы Mo-C-N в плазме атмосферного дугового разряда постоянного тока

Работа выполнена в НИЦ «Экоэнергетика 4.0» ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет». Научный руководитель: к.т.н. А.Я. Пак, официальные оппоненты: д.ф.-м.н. А.А. Клопотов, д.т.н. А.И. Логачёва. Целью работы являлось установление характеристик и закономерностей процесса получения кристаллических материалов на основе системы молибден-углерод-азот в атмосферной плазме дугового разряда постоянного тока. Установлено, что реализованные и оцененные условия, возникающие при горении дугового разряда постоянного тока в полости графитового стакана, а именно, состав формирующейся газовой среды и температура материала, обеспечивают синтез углеродных наноструктур, углерод-азотных графитоподобных кристаллических фаз и карбидов молибдена в углерод-азотной матрице. Модернизированная конструкция системы позиционирования и схемы расположения электродов разрядного контура для плазменной обработки исходной смеси переменного состава, содержащей диэлектрический компонент, позволяет реализовать стабильное горение дугового разряда. Определены характеристики процесса синтеза (сила тока, время горения дугового разряда, масса исходной смеси), их рабочие и пороговые значения, обеспечивающие синтез углеродных, углерод-азотных кристаллических графитоподобных материалов, ультрадисперсного карбида молибдена в углерод-азотной матрице и позволяют влиять на фазовый и химический составы, а также морфологические особенности продуктов синтеза, полученных при прямом и косвенном воздействии электродуговой плазмы. Определено, что воздействием атмосферной плазмы дугового разряда постоянного тока на исходную смесь, содержащую смесь порошков молибдена, углерода и меламина в массовом соотношении 1:2:1, синтезируется электрокаталитический материал на основе карбида молибдена в углерод-азотной графитоподобной матрице, каталитическая активность которого подтверждена ресурсными испытаниями, что доказывает возможность применения полученных материалов в качестве катализаторов/компонентов катализаторов в реакции получения водорода из воды методом электролиза. Личный вклад автора состоит в проведении анализа литературы, планировании и постановке экспериментов, обработке экспериментальных данных, выполнении анализа и интерпретации результатов исследований, подготовке их к публикации. Значимые публикации: Патент № 2731094; Патент № 191334; Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2021662706; Vassilyeva Y.Z., Butenko D.S., Li S., Han W., Pak A.Y. Synthesis of molybdenum carbide catalyst by DC arc plasma in ambient air for hydrogen evolution // Mater. Chem. Phys. – 2020. – V. 254. – № 123509; Васильева Ю.З., Пак А.Я. Синтез карбида молибдена в самоэкранирующейся электродуговой плазме // Материаловедение. Энергетика. – 2021 – Т. 27, №. 2. – C. 62–72; Васильева Ю.З., Пак А.Я., Кононенко П.Н., Якич Т.Ю., Мостовщиков А.В., Шаненков И.И. Синтез порошков, содержащих карбиды молибдена, безвакуумным электродуговым методом с изменением силы тока // Неорганические материалы. – 2022. – Т. 58, № 3. – С. 277–282.