Мониторинг окружающей среды и создание новых физико-химических методов очистки, утилизации отходов и парниковых газов

Объект исследования: ориентированные сети металлов и их некоторых оксидов, гибридные наноматериалы, наносенсоры, электрокаталитическое преобразование углекислого газа, комплексы и металлорганические каркасы с неблагородными металлами. Цель работы: Поиск новых научных и технологических решений в области мониторинга окружающей среды, включая создание новых физико-химических методов очистки и утилизации отходов, в первую очередь парниковых газов, а также решение задачи по декарбонизации промышленных выбросов и утилизации поглощаемого диоксида углерода в полезную продукцию. В ходе выполнения работ: 1. На данном этапе синтезирована система ориентированных субмикронных волокон никеля на поверхности стеклянной подложки и монокристаллического кремния. Размеры и форма волокон исследована рядом микроскопических методов. Установлено, что диаметр волокон никеля в среднем находится в диапазоне 400-500 нм. Для дальнейшей разработки газового сенсора требуется подвергнуть синтезированные волокна термической обработке при температуре 400 °С. Это приведет к окислению никеля и формированию субмикронных волокон оксида никеля, которые предположительно будут обладать чувствительностью к присутствию аммиака. 2. Впервые показано электрокаталитическое восстановление углекислого газа с использованием комплекса пектата натрия с марганцем. Для подтверждения структуры комплекса были использованы методы инфракрасной Фурье-спектроскопии, атомно-эмиссионной спектроскопии, совмещенной термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии, электронного парамагнитного резонанса. Каталитическое протекание реакции восстановления CO2показано в водном растворе в классической трехэлектродной электрохимической ячейке. Полученные результаты могут быть применены на производствах, характеризующихся большими выбросами углекислого газа для получения из него продуктов с добавленной стоимостью. 3. Представлено исследование динамики процессов синтеза никелевых наноструктурированных порошков и покрытий на керамическом материале. Использована методика синтеза наноструктурированного никелевого покрытия с минимальным количеством реагентов. В качестве керамики выбран . Была проведена серия синтезов, по результатам которой найдены оптимальные условия для получения композитных порошков с развитой поверхностью. Исследована динамика процесса синтеза покрытия методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), что позволило впервые качественно описать механизм синтеза никелевого наноструктурированного покрытия. Измерена удельная площадь поверхности синтезированных композитных материалов с использованием подхода Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ). Полученные результаты могут быть применены в катализе, химических источниках тока и газовых сенсорах на загрязнители окружающей среды.