Формирование новых функциональных микросферических и композитных материалов с заданными свойствами (заключительный)

Объекты исследования: перовскитные и ферритные катализаторы; стеклокристаллические мембранные материалы; высокоэффективные композитные сорбенты; высокопрочные композитные материалы; материалы из ультрадисперсных порошков металлов, технического углерода, высокомолекулярного полиэтилена. Цель работы: установление взаимосвязи состава, строения активных фаз и функциональных характеристик композитных систем в процессах окислительного превращения метана, пиролиза тяжелого углеводородного сырья, диффузионного выделения гелия из газовых смесей, изоляции радионуклидов в минералоподобных формах, получения высокопрочных композитных материалов, утилизации отходов тепловой энергетики. Важнейшие результаты. Впервые синтезировано соединение Sr2.4Dy0.6Со2O7-. – частично упорядоченная перовскитоподобная фаза Радделсдена-Поппера, каталитически активная в реакциях окисления метана. В системе CaO–Fe2O3 получены катализаторы процессов окислительного превращения метана: в области Fe2O3 < 60 мас. % – высокоактивные двухфазные катализаторы CaO–Ca2Fe2O5, активными центрами которых является стабилизированная на границе раздела фаз высокотемпературная форма Ca2Fe2O5 с объемно-центрированной решеткой; Fe2O3 > 60 мас. % – катализаторы со структурой «ядро–оболочка», в которых ядро – фаза α-Fe2O3, оболочка – активная в образовании C2-углеводородов фаза CaFe2O4. На основе алюмосиликатных ценосфер получены стеклокристаллические мембранные материалы для процессов диффузионного выделения гелия и водорода, характеризующиеся высокими значениями селективности: α(Не/Н2) ~ 10, α(Не/Ne) ~ 102 при 280 °С. Разработаны эффективные потенциалы атомов He и Ne, предназначенные для молекулярно-динамического моделирования процессов растворения и диффузии легких инертных газов в силикатных матрицах. Впервые на основе алюмосиликатных ценосфер и Zr-содержащих соединений синтезированы высокоэффективные сорбенты для процессов изоляции радионуклидов, в том числе со структурой «ядро–оболочка» за счет создания на поверхности ценосфер наноразмерного покрытия ZrMo2O7(OH)2(H2O)2, и композитные цеолиты с топологией каркаса типа анальцим с включениями аморфного ZrO2, для которых коэффициенты распределения в отношении Cs+, Sr2+ и Nd3+ достигают 106 мл/г, эффективность извлечения – 99,99 %. Впервые из летучих зол выделены морфологически однородные узкие фракции дисперсных микросфер dср – 1–10 мкм системы SiO2–Al2O3–FeO–CaO, перспективные для создания новых материалов с заданными свойствами. На основе высококальциевых дисперсных микросфер впервые получены бесцементные композиты с прочностью до 84 МПа. Впервые установлено, что минеральными прекурсорами экологически опасных зольных частиц-аэрозолей PM1-2 являются изоморфные смеси смешанослойных минералов ряда «иллит – монтмориллонит».