Новые материалы на основе природного сырья: наноархитектура и функционализация

В отчете представлены результаты исследований, выполненных в 2021 году по проекту «Новые материалы на основе природного сырья: наноархитектура и функционализация» (шифр «FSZE-2020-0007 (0768-2020-0007)») в рамках Государственного задания № 075-00307-20-01 от 12.03.2020 г. Объект исследования — функциональные наноматериалы на основе природного сырья. Цель работы — разработка новых подходов к синтезу и создание наноструктурированных материалов на основе природных объектов (алюмосиликатные нанотрубки галлуазита, наноцеллюлоза) для различных областей топливно-энергетического комплекса. Методология проведения работы — синтез новых функциональных наноматериалов; определение их физико-химических характеристик, каталитической и фотокаталитической активности. Результаты работы и их новизна. Новизна получаемых результатов определяется новизной получаемых композитных материалов, сочетающих структурную основу из природных наноматериалов и функционализацию с использованием принципов самосборки и региоселективной модификации. 1. Получены и охарактеризованы композитные волокна на основе микрофибриллярной целлюлозы и стеариновой кислоты; 2. Получены и охарактеризованы композитные материалы на основе упорядоченного мезопористого оксида кремния с размером пор в диапазоне 2–6 нм и нанотрубок галлуазита; 3. Получены и охарактеризованы катализаторы на основе модифицированных силанами нанотрубок галлуазита, в том числе с нанесёнными наночастицами молибдена, вольфрама, палладия, рутения; 4. Получены и охарактеризованы платина-содержащие катализаторы на основе микро-мезопористых алюмосиликатов; 5. Получены и охарактеризованы фотокаталитические системы на основе алюмосиликатных носителей и квантовых точек сульфида кадмия, допированных со-катализатором; 6. Получены и охарактеризованы супергидрофобные покрытия, полученные самосборкой микрочастиц; 7. Получены и охарактеризованы протонпроводящие мембраны с добавкой алюмосиликатных нанотрубок, модифицированных полианилином. Была проведена характеризация полученных материалов комплексом физико-химических методов. Область применения результатов. Полученные материалы могут использоваться в качестве энергосберегающих материалов, катализаторов, фотокатализаторов, ионопроводящих мембран, а также супергидрофобных покрытий для улучшенной конденсации жидкостей и массообменных процессов. Экономическая эффективность или значимость работы. Разработка новых наноматериалов на основе природного сырья позволит получить научные результаты мирового уровня, а в отдельных направлениях — превышающие мировой уровень. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования. На основании полученных результатов могут быть разработаны новые методы синтеза функциональных наноматериалов, а также определены новые области их применения (в строительстве с использованием энергосберегающих технологий, в промышленном катализе, в процессах разделения газов и жидкостей).