Синтез и характеризация свойств полученных материалов

В отчете представлены результаты исследований, выполненных в 2024 году по проекту «Новые материалы на основе природного сырья: наноархитектура и функционализация» (шифр «FSZE-2023-0005») в рамках Государственного задания № 075-00006-24-00 от 27.12.2023 г. Объект исследования — гибридные наноструктурированные материалы на основе природных объектов. Цель работы — развитие методов синтеза гибридных наноструктурированных материалов на основе природных объектов (алюмосиликатные нанотрубки галлуазита, волокна микрофибриллярной целлюлозы) для альтернативной энергетики. Методология проведения работы — синтез новых функциональных наноматериалов; определение их физико-химических характеристик, каталитической, фотокаталитической и противомикробной активности, стойкости материалов к воздействию различных факторов, кинетики образования газовых гидратов в их присутствии. Результаты работы и их новизна. 1. Получены образцы энергосберегающих материалов на основе наноструктурированной целлюлозы. Исследована их структура и стабильность композитов в структуре материала. Проведено сравнение с уже имеющимися данными о свойствах энергосберегающих материалов на основе микроструктурированной целлюлозы. 2. Проведены физико-химические и механические исследования свойств полученных материалов; полученные данные использованы для построения корреляций «структура - свойство». 3. Получены образцы фотокаталитических систем с заданными свойствами активной фазы на основе квантовых точек сульфидов металлов (сульфида кадмия, цинка, меди, молибдена) методом газофазного сульфидирования. 4. Получены образцы микро-мезопористого композитного материала на основе цеолита типа MOR, полученного из алюмосиликатных нанотрубок (с использованием отечественных сырьевых компонентов). Проведены исследований физико-химических свойств и каталитической активности в изомеризации С-С связей). 5. Проведены исследования свойств полученных супергидрофобных покрытий на подложках различного состава и морфологии в условиях инкубирования под водой, обработки перегретым водяным паром, абразивного износа, обледенения. 6. Исследованы процессы образования и разложения газовых гидратов из воды, сорбированной на поверхности композитных материалов. Получены образцы газовых гидратов в носителях на основе целлюлозы и целлюлозосодержащих композитов. Была проведена характеризация полученных материалов комплексом физико-химических методов. Новизна получаемых результатов определяется новизной получаемых гибридных материалов, сочетающих структурную основу из природных наноматериалов и функционализацию с использованием принципов самосборки структур. Кроме того, получаемые материалы могут быть использованы при разработке принципиально новых технологий для производства энергосберегающих материалов, массообменных насадок, катализаторов, фотокатализаторов, а также для получения, хранения и разложения газовых гидратов. Область применения результатов. Полученные новые материалы могут использоваться в качестве энергосберегающих материалов, катализаторов, фотокатализаторов, противомикробных материалов, супергидрофобных покрытий для улучшенной конденсации жидкостей и массообменных процессов, а также носителей для ускоренного образования газовых гидратов. 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. По результатам разработки способа синтеза микро-мезопористого композитного материала получен патент на изобретение РФ, поданы 2 заявки на патент, описывающие новые способы получения катализаторов. Практическое применение результатов НИР может быть осуществлено путём лицензирования созданных РИД после завершения процедур государственной экспертизы и выдачи патентов. 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, а также при разработке технологий производства, хранения и разложения газовых гидратов)