Тема № 46.4. Теоретические основы химической технологии и разработка эффективных химико-технологических процессов.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: ортогерманат висмута, диоксид марганца, противогололедные реагенты, водно-солевые системы, водно-солевые стекла, магнийсодержащие препараты, бищофит Волгоградского месторождения, процессы получения и очистки фторорганических спиртов, кислот и их эфиров, схемы ультразвуковой жидкость-жидкостной экстракции с регулируемыми режимами разделения смесей, тяжелая нефть разного состава и ультразвуковое воздействие, экстракционная система на основе полиэтиленгликоля 1500 и сульфата натрия для извлечения молочной кислоты из водных растворов, средние вулканические породы латит и трахит, существенно отличающиеся от ранее исследованных основных пород химическим и минеральным составами, фторидные стекла и кристаллы, галогениды олова, люминофоры, содержащие ионы 3d и 4f элементов, а также халькогениды IVb и Vb групп и итеркаляционные соединения на их основе, полупроводниковые соединения AIIIBV, AIIBVI , чипы лазерных диодов с длиной волны излучения 1,32 -1,55 мкм, соли магния, кремния, алюминия, цинка, наноразмерные кристаллы оксидов и гидроксидов магния, кремния, алюминия, цинка, микроцеллюлоза, Твердые растворы и их композиты в системах Ti – B – P – O, Mg – Ni – Ga – O, Li – Mn ¬– B – O, Li – Ni – Mn – Co ¬– O и Li – Ni – Mn – Co ¬– B – O, флотационная и гальванокоагуляционная очистка загрязненных вод, обеззараживание сточных вод, озонирвание, технолгии очистки кислых рудничнх вод, флотационная и гальванокоагуляционная очистка загрязненных вод, обеззараживание сточных вод, озонирвание, технологии очистки кислых рудничных вод, водные и смешанные растворы электролитов и неэлектролитов, в частности, растворы 2,2-диметил-1,3-диоксолана и водные растворы муравьиной кислоты. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 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 высокодисперсных порошков однофазгого ортогерманата висмута, перспективного сцинтилляционного материала, а также высокодисперсного диоксида марганца с заданным фазовым составом для сравнительного анализа фотокаталтитческой активности различных полиморфных модификаций MnO2. 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 и криотермического хранения биоматериалов, разработка способов извлечения макро- и микрокомпонентов из бишофита Волгоградского месторождения. Разработка физико-химических основ и технологических принципов рациональной организации энергоэффективных гибридных процессов получения и очистки фторорганических соединений на базе каталитической дистилляции и экстрактивной ректификации. Контроль и регулирование динамики жидкость-жидкостной экстракции в устройствах с помощью воздействия на параметры растворения кавитацией, создаваемой ультразвуком. Интенсификация процессов разделения и облагораживания тяжелой нефти. разработка теоретических основ ультразвуковых технологий нефтепереработки. Получение количественных характеристик экстракции молочной кислоты системой на основе полиэтиленгликоля 1500 и сульфата натрия. Определение на основе компьютерного физико-химического моделирования процессов образования горных пород фазовые (минеральные) составы семейства латитов и трахитов. По результатам расчетов нагрева пород в разных атмосферах (окислительная, восстановительная, инертная) оценка перспективности использования этого сырья и способов (безподшихтовочных) его модифицирования для улучшения качества и расширения ассортимента 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 галогенидов олова; соединений, содержащих оптически активные ионы; халькогенидов со структурой шпинели для полупроводниковой техники и лазерной оптики и халькогенидов IVb и Vb групп 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 исследование их свойств. Интеграция материалов спиновой электроники в полупроводниковые микроэлектронные устройства. Изучение надежности (ресурса работы) чипов лазерных диодов, созданных на основе гетероструктур InP/GaInAsP. Определение условий получения композита Cd3As2–CdTe–GaAs с воспроизводимым составом фаз. Разработка технологии получения нанокристаллов оксидов и гидроксидов магния, кремния, алюминия, цинка с размером кристаллов 5 - 50 нм, узкой кривой распределения по размерам частиц и комплексом свойств, определяемых областью применения нанокристаллов. Исследование механизма формирования наноразмерных кристаллов оксидов и гидроксида магния, кремния, алюминия, цинка на различных этапах последующей гидротермальной обработки, исследование области применения наноразмерных частиц полученных оксидов и гидроксидов. Создание материалов: для фотокалитической очистки воды, на основе Ti(B,P)O2 со структурой анатаза; для лазерных устройств ближней ИК-области, на основе обращенной шпинели (Mg,Ni)Ga2O4, и для низкотемпературных ЛИА, на основе Li(Mn,B)2O4 (шпинель) или Li(Ni,Mn,Co,B)O2 (структура ɑ-NaFeO2). 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 такой 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. Часть работы в отчетный период была посвящена получению 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, сенсоров или катализаторов. Определенное внимание уделялось установлению сольватационных закономерностей для разработки теоретических основ получения водных растворов с заданными свойствами. Изучение особенностей концентрационных изменений диэлектрических свойств растворов 2,2-диметил-1,3-диоксолана. Интерес представляет рассмотрение гидратационных эффектов при изменении молекулярных взаимодействий от числа полярных и неполярных групп у различных молекул. Для этих целей может быть использован метод диэлектрической спектроскопии, отражающий изменения диэлектрических характеристик в области максимума дисперсии воды и растворов. Установление молекулярного механизма явления стеклообразования в системе HCOOH–H2O с использованием выявленных нами ранее закономерностей структурообразования в водных и неводных растворах. МЕТОД ИЛИ МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ Работа проведены с использованием комплексного подхода, сочетающего разработанные в ИОНХ РАН методики и классические методы физико-химического анализа. В основе использованных синтетических подходов используются методы «мягкой химии», в том числе методы соосаждения, а также гидротермальной и гидротермально-микроволновой обработки. Анализ фазового состава и дисперсности полученных материалов проведен комплексом взаимодополняющих методов, включая рентгеновскую дифракцию, электронную микроскопию, оптическую спектроскопию поглощения, ИК- и КР-спектроскопию. Особое внимание уделено анализу суцинтилляционных характеристик высокодисперсных порошков ортогерманата висмута. Для разработки и синтеза новых противогололедных реагентов мы изучали фазовые равновесия в водно-солевых системах, а также в водно-солевых системах, включающих дополнительно органические вещества (глицерин и этиленгликоль). Для разработки средств, обеспечивающих хранение биоматериалов изучалось стеклообразование в водно-солевых растворах. Для разработки способов извлечения макро- и микрокомпонентов из Волгоградского бишофита использовались известные методы осаждения магния, для определения последовательности извлечения магния и микрокомпонентов (брома, бора, калия, лития) изучалось их поведение при осаждении магния. Экспериментальные исследования интенсификации процессов очистки фторорганических спиртов и эфиров путем изучения влияния экстрактивных агентов на ректификационное разделение. Изучение химической кинетики реакций получения фторорганических кислот и эфиров в условиях гетерагенного катализа. Натурный и вычислительный эксперименты, осуществленные с применением типового лабораторного оборудования и современного программного комплекса Aspen Plus®; термодинамико-топологический анализ. Разработка теоретической модели динамики реологических свойств нефти при ультразвуковой обработке, основанной на физическом понятии вязкости с учетом особенностей структуры внутреннего строения вязких жидкостей, и сопоставлении конечных зависимостей с полученными ранее экспериментальными данными. Методом компьютерного физико-химического моделирования, а также экспериментальных исследований изучены процессы плавления и кристаллизации магматических горных пород семейства трахиандезибазальтов. Данная методология по результатам исходного химического анализа, позволяет рассчитывать фазовые (минеральные) составы породы при кристаллизации из расплавов, получаемых в разных условиях, в том числе, количество жидкой фазы расплава. Это дает возможность выбрать наиболее рациональные (безподшихтовочные) способы модифицирования габбро-базальтового сырья при производстве минеральных волокон, каменной керамики и изделий каменного литья. Для получения высокочистого мышьяка изучены физико-химические свойства мышьяковой кислоты: плотность, давление насыщенных паров, вязкость в широком интервале температур (20–80 С). Предложенный метод модификации составов в фторцирконатной стеклянной матрице хлоридами и бромидами бария оказался перспективным для получения материалов с заданными свойствами. Подобраны температурно-временные условия термической обработки и определены образующиеся кристаллические фазы выделения в фторидных и фторидхлоридных образцах фторцирконатных стекол. Для получения высокочистых хлоридов олова разработан метод синтеза и глубокой очистки галогенидов олова при помощи ректификации и высокотемпературной дистилляции. Поиск новых перспективных люминесцентных материалов и определение условий синтеза для получения люминофоров с высокой степенью структурного совершенства, используя высокотемпературные твердофазные и гидротермальные реакции. Рост монокристаллов TMDC методом химических транспортных реакций и получение низкоразмерных образцов методом жидкофазной эксфолиации под действием ультразвука. Проведение длительных испытаний лазерных чипов при повышенных температурах с дальнейшими расчетами и прогнозируемым ресурсом работы чипов. Синтез объемных образцов GaSb и InSb, легированных d- элементами, проводили методом сплавления полупроводниковых соединений с легирующими добавками и последующей закалкой расплавов. Полученные образцы исследованы методами РФА, СЭМ и магнитометрии. Синтезированы вакуумно-ампульным методом и исследованы методами РФА, ДТА и оптической микроскопии прекурсоры и промежуточные сплавы в системе GaMn–GaSb. Исследования магнитных свойств проводились на установке вибрационного магнетометра ВМ-07 при 300 К. Методом топологического моделирования исследованы фазовые равновесия в системе Cd – Ga – As – Te с участием кристаллических фаз, расплава и пара. Разработка новых методов получения наноразмерных кристаллов оксида и гидроксида кремния, алюминия, магния, цинка с заданными свойствами, в том числе с низкой насыпной плотностью и высокой реакционной способностью, морфологией, степенью агрегированности, химическим составом и др. Исследование полученных материалов современными методами: СЭМ, ПЭМ, РФА, определение удельной площади поверхности и пористости, определение коэффициента теплопроводности и др. Исследование применения полученных материалов: теплоизоляция, прекурсоры для получения нанокристаллов, материалы для электроники, стабилизация горючих и токсичных материалов, исходное сырье для производства важных технических материалов и др. Определение методами РФА протяженности твердых растворов Ti1-x(BP)x/2O2 (анатаз), Mg1-xNixGa2O4 (шпинель), LiMn2-xBxO4 (шпинель) и Li(Ni0.4Mn0.3Co0.3)1-xBxO2 (структура ɑ-NaFeO2). Для однофазных Ti1-x(BP)x/2O2 и Mg1-xNixGa2O4 анализ спектров ИК и диффузионного отражения, элементный CHN-анализ, измерение удельной поверхности и скелетной плотности (анатаз), а также химический анализ методом ИСП-АЭС на содержание Mg, Ni и Ga (шпинель). Электрохимическое тестирование образцов LiMn2-xBxO4 в качестве электродов ЛИА. Топологический анализ фазовых равновесий в системе Li – Ni – Mn – Co – O с участием твердых растворов, обладающих структурами галита – Li(Ni,Mn,Co)O, феррита α-NaFeO2 – Li(Ni,Mn,Co)O2, манганита – Li2MnO3 и шпинели – Li(Ni,Mn,Co)2O4, в рамках изобарно-изотермического концентрационного тетраэдра Li – Ni – Mn – Co. Для генерации озона использовалась озоновая установка OZONMIX, максимальная производительность которой составляла 10 г/час. Хромотографические исследования проводились на установке Кристаллюкс-4000м. Содержание озона в газовой смеси было также проанализировано с помощью хемилюминесцентного газоанализатора озона ЗАО «ОПТЭК» 3.02 П-Р. Полученные пробы анализировали на лазерном дифракционном микроанализаторе Analysette 22. Синтез и исследование современными физико-химическими методами и квантовохимическими расчетами новых классов координационных соединений d- и f- переходных и редкоземельных элементов. Изучение их состава и строения в кристаллическом состоянии, в растворе, в полимерной мембране и в газовой фазе, термической стабильности, продуктов термического разложения и возможностей практического использования. В областях концентраций, где присутствует исходная структура воды и поляризационные эффекты выходят на первый план, использовали методы диэлектрической СВЧ и КВЧ спектроскопии. Анализ экспериментально определенных и рассчитанных квазиоптических коэффициентов растворов в миллиметровой области дает коэффициенты собственного излучения растворов электролитов и неэлектролитов и их радиояркостные характеристики. При установлении молекулярного механизма явления стеклообразования в системе HCOOH–H2O использовали результаты квантовохимических расчетов, выполненных методом теории функционала плотности (ТФП), и экспериментальные данные, полученные методом калориметрии И.А.Кириленко (лаборатория синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья). НАУЧНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И НОВИЗНА ДОСТИГНУТЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ: Полученные в отчетный период результаты являются новыми, ранее не были опубликованы, разработанные технологические процессы, практические подходы к процессу получения и исследованию веществ и материалов направлены на развитие фундаментальных основ химической технологии. Разработан новый метод получения высокодисперсных порошков ортогерманата висмута Bi4Ge3O12, характеризующийся простотой реализации и воспроизводимостью. Показана возможность использования порошков ортогерманата висмута для детектирования альфа-излучения. Время послесвечения высокодисперсного ортогерманата висмута оказалось почти вдвое меньше по сравнению с монокристаллическим материалом. Впервые сопоставлена фотокаталитическая активность высокодисперсных порошков диоксида марганца (-, - и -модификаций) по отношению к различным органическим красителям. Проведены оригинальные исследования, направленные на создание новых противогололедных реагентов на базе изучения фазовых равновесий в водно-солевых системах, подтверждает высокую эффективность методов физико-химического анализа применительно к этим материалам. Разработанный и опробованный на природном рассоле Волгоградского бишофита метод извлечения магния дает возможность для значительного расширения областей применения бишофита. Впервые получены зависимости константы скорости прямой реакции BrCF3COOC2H5+CF3COOH⟷BrCF2COOH+CF3COOC2H5 от температуры, в условиях гетерогенного катализа, и концентрации катализатора Amberlyst 35. Показана принципиальная возможность связывания фторорганических кислот в виде протонной инной жидкости для выделения их из промышленных смесей. Впервые детально разработана научная концепция УЗ способа эрозионного растворения металлов. Полученные данные вносят существенный вклад в обновление путей восстановления и сохранения экологии и нацелены на применение в медицине, биологии, химических технологиях, при модернизации добычи редкоземельных элементов. Теоретических работ в области ультразвуковых технологий облагораживания тяжелой практически нет нефти (в связи со сложностью как объекта, так и метода его обработки), поэтому даже упрощенная модель является оригинальной, может быть полезной и представлять интерес для разработчиков таких технологий; в предлагаемом алгоритме впервые в сжатой форме сформулирован план (последовательность) действий при разработке новых ультразвуковых технологий в зависимости от цели и состава тяжелой нефти. Разработка и внедрение «зеленых» методов получения химических веществ в настоящее время является ключевым вопросом в создании экологически безопасных безотходных технологий. Предложенный метод очистки и концентрирования молочной кислоты полностью отвечает современным требованиям экологичности, безопасности и эффективности. При реализации исследований показано, что задачи по экспресс оценке перспективности габбро-базальтового сырья и выбора оптимального способа его модифицирования могут быть решены на основе компьютерного физико-химического моделирования процессов образования латитов и трахитов, а также технологических процессов их переработки. Полученные результаты по изучению физико-химических свойств мышьяковой кислоты позволили оптимизировать процесс электрохимического синтеза арсина с выходом AsH3 по мышьяку 97%. Исследование оптического пропускания фторцирконатных стекол, активированных ионами гольмия, показало, что эти ионы не имеют полос поглощения в области длин волн больших 1,6 мкм, потому и не создают дополнительных потерь излучения в средней ИК области, что позволяет сделать вывод о перспективности синтезированных материалов для техники ИК диапазона. Впервые показано, что синтез дихлорида олова из элементов в сконструированной установке, исключающей взаимодействие с атмосферой воздуха с последующей ректификационной очисткой, содержание нежелательных металлических примесей снижается в десятки раз. Результаты исследование фторида Cs2NaY0.99Tm0.01F6 показывают, что простая структура кривой свечения термолюминесценции, сравнительно высокая чувствительность к ионизирующему излучению, относительно низкий фединг, широкий диапазон измеряемых доз до 1 кГр и возможность неоднократного использования делают Cs2NaY0.99Tm0.01F6 перспективным люминофором для применения в радиационной дозиметрии. Впервые удалось установить, что содержание Cu в разных точках поверхности свежего скола кристалла CuxZrSe2 варьируется в пределах 8-10%, при этом на поверхности несколотого образца CuxZrSe2 было обнаружено большое количество медесодержащих примесных фаз различного состава. Аналогично в случае CuxVSe2 одержание меди в материале кристалла варьируется в пределах 6-8%, в то время, как на поверхности наблюдается осаждение разнообразных богатых медью примесных фаз. С учетом деградационных процессов ростовой поверхности, в частности, эффекта растворения раствором-расплавом, исследованы процесс роста широко применяемых в квантовой электронике гетероструктур InP/GaInAsP из жидкой фазы, и механизмы образования дефектов диссоциации. Показан механизм образования капель In на поверхности InP в ходе процесса ЖФЭ в системе InP/InGaAsP. Предложена оригинальная конструкция графитовой кассеты с квазизамкнутыми объемами, позволяющая минимизировать диссоциацию подложки InP в процессе ЖФЭ. Впервые показано, что лазерные диоды, созданные на основе отечественной технологии, позволяют проводить наработку не менее 600 000 час, что является принципиальной величиной при использовании этих чипов в ВОЛС. Показано, что атомы примесного Mn в текстурированном полупроводнике GaSb сегрегируют на расщепленных дислокациях в виде включений ферромагнитной фазы состава Mn1.1Sb, обеспечивая переход из ферромагнитного в суперпарамагнитное состояние и обратно с минимальными изменениями условий синтеза. Показана возможность создания композиционного материала, состоящего из магнитотвердого материала и полупроводника, что представляет практический интерес для создания спиновых вентилей. Установлена баротермическая область стабильного существования композитов Cd3As2–CdTe–GaAs. Полученные результаты являются фундаментальными и вносят вклад в теорию фазовых превращений наноразмерных кристаллов. Ряд конкретных результатов, в частности, синтез неагрегированного наноразмерного оксида магния, не описан в литературе. Построена диаграмма фазовых равновесий в системе TiO2–B2O3–P2O5. Экспериментально определены границы твердого раствора Mg1-xNixGa2O4 (0 ≤ х ≤ 0.5) со структурой шпинели, синтезированного методом сжигания геля, отожженного при 1000oC и охлажденного в инерционно-термическом режиме. Показано, что для твердого раствора LiMn2-xBxO4 (0 ≤ x ≤ 0.5) решетка шпинели увеличивается с ростом температуры и сжимается с ростом содержания бора и что немонотонное изменение параметров решетки Li(Ni,Mn,Co,B)O2 (структура α-NaFeO2) происходит в зависимости от содержания бора. В рамках треугольника составов Li–Mn–B, представлены равновесия между кристаллическими фазами системы Li–Mn–B–O. В рамках тетраэдра Li – Ni – Mn – Co, построены изобарно-изотермические концентрационные полиэдры твердых растворов, существующих в системе Li – Ni – Mn – Co – O, и проанализированы фазовые равновесия с их участием. Разработаны принципы конструирования гидродинамических излучателей вихревого типа. Применение подобных излучателей позвляет интенсифицировать процессы водоочистки, в том числе традиционный метод озонирования. Разработанный подход позволяет на 40 % увеличить эффективность очистки сточных вод. Показана возможность эффективного использования соноплазменного разряда для очистки вод, загрязненных фенолами. В ходе разработки сонохимической технологии очистки производственных и поверхностных стоков была разработана математическая модель процесса ультразвуковой активации гальванокоагулянта предназначенного для очистки комплексных загрязненных вод, которая позволила интенсифицировать метод гальванокоагуляционной очистки и сократить расход реагента в 2-2,5 раза. Разработанные технологии (соноплазменная, усовершенствованное за счет гидродинамических излучателей озонирование, гальванокоагуляционная очистка с ультразвуковой активацией реагента) позволяют сократить расходы реагентов, что значительно снижает нагрузку на окружающую среду. Синтез и изучение свойств новых координационных соединений CeF4 имеет высокую научную значимость и является фундаментальной задачей неорганической и координационной химии, поскольку пока известен и структурно охарактеризован единственный комплекс CeF4 с органическим лигандом – [CeF4(Me2SO)2]. Комплексы CeF4 в растворах нами наблюдались и идентифицированы впервые. Впервые проведены расчеты статистической вероятности образования и квантово-химически расчеты строения и относительной термодинамической стабильности стереоизомеров [CeF4(Me2SO)4], [CeF3(Me2SO)5]+, [CeF5(Me2SO)3]- и [CeF4(Me2SO)(H2O). Впервые на молекулярном уровне установлен механизм явления стеклообразования в водно-неэлектролитных системах и выявлено различие составов системы внутри и вне области стеклообразования. Предложена методика сравнения термограмм и рассчитанных энергетических параметров образцов разных составов. Показано, что зная закономерности структурообразования в растворах, можно методом ТФП оценить энергетические характеристики полимерных цепочек в стеклах и предсказать границы области стеклообразования. Оценена составляющая миллиметрового диапазона в описании основного максимума дисперсии водных растворов и определении параметров диэлектрической релаксации. Установлены связи СВЧ диэлектрических и радиояркостных характеристик водных растворов неэлектролитов и электролитов в СВЧ и КВЧ диапазонах. Показана необходимость учета как дипольных, так и полных потерь в описании коэффициентов собственного излучения растворов солей в миллиметровом диапазоне длин волн. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: Полученные в рамках проекта результаты имеют важное практическое значение и значительно расширяют возможности применения подходов химической технологии для решения актуальных задач науки и техники. Разработки в рамках НИР и полученные результаты могут найти применение в таких областях как: - материалы на основе ортогерманата висмута перспективны для создания керамических сцинтилляционных материалов для высокочувствительных детекторов -излучения; полученные материалы на основе диоксида марганца перспективны в качестве фотокатализаторов для очистки сточных вод и воздуха от органических и биологических загрязнений; - создание материалов для борьбы с гололедом на аэродромах, разработка протекторов при криотермическом хранении биоматериалов; - создание эффективных технологических процессов производства фармацевтических и биологически активных препаратов; различные технологии жидкостной экстракции; ультразвуковые технологии жидкостной экстракции; проектные институты и предприятия нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности; - петрургия, производство каменной керамики, минеральных волокон, а также различных материалов, в том числе композитных, на их основе; - материалы спинтроники и оптоэлектроники; материаловедение полупроводников; - фотокатализаторы на основе анатаза Ti(B,P)O2 для очистки воды, материалы для широкозонных оптических усилителей и настраиваемых лазерных устройств в ближней ИК –области на основе шпинели Mg1-xNixGa2O4, электроды для работы ЛИА при низких температурах на основе шпинели LiMn2-xBxO4. Полученные физико-химические данные свойств мышьяковой кислоты позволяют разработать технологические схемы производства мышьяка особой чистоты для микроэлектроники и оптики. Разрабатываемые фторидные материалы, содержащие РЗ ионы, имеют перспективы использования в качестве активных сред для конверсии энергии возбуждения как в ИК, так и УФ спектральные области спектра. Высокочистые галогениды олова являются основой для получения перовскитовых соединений состава, которые находят применение в солнечных люминесцентных концентраторах и в лазерных излучателях, чувствительных к инфракрасному излучению. Люминесцентные материалы, синтезированные с использованием оригинальных методов, а именно кристаллы эльпосалита Cs2NaYF6, содержащие оптически активные ионы, могут использоваться в качестве дозиметра ионзирующего излучения и лазерной среды, соответственно. Легирование TMDC различными элементами позволяет с высокой точностью управлять физическими свойствами материала, что является важным преимуществом с точки зрения создания наноэлектронных устройств. Материалы на основе TMDC, обладающие фотолюминесцентными свойствами в чистом виде или за счет интеркаляции оптически активных ионов, могут быть использованы для создания источников света, излучающих в красном и ближнем инфракрасном диапазоне и функциональных материалов, в том числе люминесцентных маркеров для медицинского применения. Результаты работы могут быть применены при строительстве водоочистных сооружений индустриальных объектов, обеззараживания балластных вод танкеров, обеспечивая возможность повторного использования очищенной воды, что позволит кратно снизить количество реагентов используемых в технологических процессах. Полученные фундаментальные результаты имеют принципиальное значение для получения наноразмерных материалов с заданными свойствами, в частности для синтеза неагрегированных нанокристаллов гидроксида и оксида магния, кремния, алюминия и цинка в диапазоне размеров 5 – 50 нм. Такие материалы позволят создавать методом изостатического прессования при комнатной температуре прозрачную керамику на основе MgO с плотностью близкой к теоретической с температурой спекания на воздухе при 1200 - 1400°С. Материал имеет широкое применение, в частности, для оборонной техники. Синтез и изучение свойств новых координационных соединений CeF4 имеет высокую научную значимость и является фундаментальной задачей неорганической и координационной химии, поскольку пока известен и структурно охарактеризован единственный комплекс CeF4 с органическим лигандом – [CeF4(Me2SO)2]. Комплексы CeF4 в растворах нами наблюдались и идентифицированы впервые. Впервые проведены расчеты статистической вероятности образования и квантово-химические расчеты строения и относительной термодинамической стабильности стереоизомеров [CeF4(Me2SO)4], [CeF3(Me2SO)5]+, [CeF5(Me2SO)3]- и [CeF4(Me2SO)(H2O). Создание новых люминесцентных, оптических и магнитных материалов. Моделирование поведения радиоактивных элементов ThF4, UF4 и PuF4 для разработки новых технологий и решения экологических проблем атомной энергетики. В качестве перспективных катализаторов, фторирующих агентов в фармацевтической химии и в синтезе биологически-активных соединений.