Теоретические основы химической технологии и разработка эффективных химико-технологических процессов

Разработаны методики гидротермального (в том числе с использованием микроволнового нагрева) синтеза твердых растворов Y1-xLnxPO4, Y1-xLnxVO4, Ce1-xLnxPO4 (Ln = Er, Ce, Eu, Yb; x=0÷1), а также ортогерманата висмута, легированного редкоземельными элементами, перспективных для использования в качестве люминесцентных материалов и датчиков температуры. Показана эффективность использования каталитической дистилляции для получения фторорганических эфиров и кислот. Установлено, что использование каталитической дистилляции существенно повышает выход по целевому компоненту и позволяет кратно сократить количество технологических узлов. Для ряда промышленных смесей фторорганический спирт – органический спирт – вода выявлены термодинамические ограничения на процессы разделения таких систем. Разработан новый, твердый противогололедный реагент для применения на аэродромах гражданской авиации РФ, эффективный в интервале температур минус 1 - минус 25оС. Плавящая способность по отношению ко льду при температуре минус 5оС составляет 5,0 г льда на на 1 г реагента, что на 20% выше по сравнению с разработанным ранее и применяющимся в настоящее время на аэродромах РФ реагентом НКММ, эффективным до температур минус 12-минус 15оС. Реагент не вызывает коррозии металлов и авиационных сплавов и разрушения цементобетонных покрытий. Разработаны физико-химические основы синтеза композиционного материала с температурой Кюри Tc~600°С. Композит состоит из двух ферромагнетиков, один из которых является мягким (MnSb), другой жестким (GaMn) и полупроводниковой матрицы (GaSb). Такой композит перспективен для создания инверсных спин-вентильных структур в элементах магнитнойпамяти высокой компактности и быстродействием, с низким энергопотреблением, материалов магнитных переключателей и сенсоров магнитных полей. На основе физико-химических моделей определены фазовые (минеральные) составы месторождений габбро-базальтового сырья России: семейство андезито-базальтов. На основе этих данных выполнена оценка перспективности использования этого сырья для получения функциональных материалов.Возможность введения до 15 % железа от общего числа катионов в твердый раствор Li(Ni,Mn,Co,Fe)O2 позволяет рассчитывать на создание более дешевых и безопасных ЛИА. Показана возможность использования соноплазменного разряда для удаления органических загрязнений из сточных вод, в том числе для разложения красителей, используемых в текстильной промышленности. Установлено, что при масштабировании процесса ультразвуковой активации химических реагентов необходимо использовать реакторы диаметром не более 250 мм, при необходимости возможно параллельное использование нескольких реакторов. Разработан способ получения оксидов алюминия, магния и цинка со свойствами определяющими их применение в широкой области техники: насыпной плотностью порядка 0,01 г/см3, коэффициентом теплопроводности 0,02 – 0,04 Вт/(м∙К), удельной оверхностью 300-350 м2/г. Свойства полученных материалов определяются оптимальным соотношением между размером кристаллитов (20 – 40 нм.) и размером агломератов (15 – 20 микрон). Рассмотрены областиприменения полученных материалов. На основе синтезированного оксида алюминия разработаны способы создания концентрированной суспензии позволяющей практически исключить испарение с поверхности промышленных отстойников, а также с помощью суспензии другого состава увеличить скорость испарения жидких промышленных отходов с исключением процесса кипения жидкостей, что имеет значение для утилизации жидких радиоактивных отходов и жидких отходов электролитических производств. Выявлены закономерности в поведении микропримесей в процессах получения высокочистых мышьяк- и галлийсодержащих веществ и галлия из различного сырья. Определены первичные фазы выделения, образующиеся при термообработке фторцирконатных стекол, что позволяет получить стеклокерамику заданного состава. Разработаны физико-химические основы синтеза SnI2 и проведена его глубокая очистка методом высокотемпературной ректификации с получением образцов марки 5N. Экспериментально изучена система жидкость–пар на основе SnI2 и рассчитаны идеальные коэффициенты разделения α для удаления трудноотделяемых примесей. Для магнитного полупроводника CdCr2Se4 разработан метод получения крупных монокристаллов высокого качества, легированных галлием, который состоит в отжиге образца в атмосфере паров галлия. В них обнаружен новый эффект, состоящий в усилении ферромагнитного обмена. Получены монокристаллы ZrSe2 c использованием ZrOCl2 и ZrCl4 в качестве источника транспортного агента.Синтезированы кристаллы фторида KYF4, легированные ионами Ce3+, которые являются стабильными при облучении ионизирующим излучением, и демонстрируют возможность использования KYF4:Се3+ в качестве детекторов бета-излучения.