Теоретические основы химической технологии и разработка эффективных химико-технологических процессов

Проведение фундаментальных исследований, направленных на развитие и разработку физико-химических основ и практических решений в области химико-технологических процессов. Эта цель носит комплексный характер и включает широкий спектр задач. Разработка методов направленного синтеза гибридных галовисмутатов – полупроводников с низкими величинами оптической запрещенной зоны – как компонентов полностью твердотельных фотовольтаических преобразователей солнечной энергии. Определение влияния условий синтеза на состав получаемых кристаллических соединений. Разработка методов нанесения гибридных галовисмутатов на поверхность оксидных поликристаллических покрытий. Синтез новых противогололедных реагентов на базе изучения фазовых равновесий в водно-солевых системах, исследование стеклообразования и водно-солевых стекол в водно-солевых системах, использование стеклообразующих растворов для гипотермического хранения биоматериалов, синтез магнийсодержащих препаратов. Разработка физико-химических основ и технологических принципов рациональной организации энергоэффективных гибридных процессов синтеза, выделения и очистки фторорганических соединений на базе каталитической дистилляции и экстрактивной ректификации. Контроль и регулирование динамики жидкостной экстракции в устройствах с помощью воздействия на процессы массопереноса ультразвуком и другими средствами нелинейной акустики. Экспериментальное исследование кинетики зарождения и трансформации твердой фазы в течение процесса кристаллизации при различных пересыщениях раствора. Определение энергетических и кинетических характеристик, а также возможного механизма роста кристаллов CaCO3 и CaSO4·2H2O. Экспериментальная проверка разработанных ранее кинетических моделей. На основе компьютерного физико-химического моделирования процессов образования горных пород определить фазовые (минеральные) составы семейства трахиандезибазальтов. По результатам расчетов оценить перспективность использования этого сырья и способов его модифицирования для улучшения качества и расширения линейки конечных продуктов. Изучение физико-химических свойств химических соединений для направленной разработки получения высокочистых веществ и материалов на основе мышьяка; фторцирконатных стекол и стеклокерамики, а также иодидов олова; соединений, содержащих оптически активные ионы; халькогенидов со структурой шпинели для полупроводниковой техники и лазерной оптики и халькогенидов ванадия и циркония в 2D и 3D-состоянии, как перспективного материала для наноэлектроники, а так же интеркаляционных соединений на их основе. Разработка физико-химических основ синтеза высокотемпературных ферромагнитных полупроводников и получения гетероструктур на планарной поверхности. Интеграция материалов спиновой электроники в полупроводниковые микроэлектронные устройства. Разработка технологии получения нанокристаллов оксида и гидроксида магния с размером кристаллов 5 - 50 нм и узкой кривой распределения по размерам частиц; физико-химическое исследование процессов происходящих при термической обработке смешанных растворов солей магния и углеводов и суспензий солей магния и микроцеллюлозы; исследование механизма формирования наноразмерных кристаллов оксида и гидроксида магния при термической обработке смешанных растворов и микросуспензий, содержащих соединения магния; исследование области применения наноразмерных частиц оксида и гидроксида магния; определение роли поверхностной и объемной воды в процессе формирования наночастиц; исследование форм воды и состояние водных кластеров в процессе формирования наноразмерных кристаллов. Создание эффективных фотокализаторов на основе TiO2, совместно допированного оксидами B и P, для очистки воды от токсичной органики. Снижение стоимости и экологической опасности материалов ЛИА – Li(Ni,Mn,Co)O2 , Li(Ni,Mn,Co)2O4 и Li(Ni,Co,Al)O2, благодаря гомогенному введению оксидов Fe и Al. Разработка научных принципов и методик химико-акустических процессов очистки загрязненных вод под ультразвуковым воздействием и создание экономически эффективной инновационной технологии очистки загрязненных вод до уровня, регламентированного ГОСТ 17.1.2.04-77 с использованием мощных акустических воздействий, которая позволит: снизить себестоимость очистки до 50% по сравнению с лучшими мировыми аналогами, существующими на рынке без значительных капитальных затрат; обеспечить ресурсосбережение за счет уменьшения расхода реагентов в 2 раза и увеличения скорости процессов и полноты протекания реакций за счет активации ультразвуком. Получение фундаментальных знаний о химической структуре и свойствах новых классов координационных и нанокластерных соединений d- и f- переходных элементов IV-VII групп и редких металлов и изучение возможности их практического использования в качестве прекурсоров функциональных материалов, ионселективных сенсоров или катализаторов.