Синтез и исследование органо-неорганических гибридных материалов на основе слоистых перовскитоподобных оксидов как прекурсоров получения стабильных суспензий наноразмерных монослоев со структурой перовскита

Целью проекта является разработка методов получения стабильных суспензий наноразмерных монослоев со структурой перовскита, модифицированных органическими функциональными группами, в водных и неводных дисперсионных средах. Слоистые перовскитоподобные оксиды привлекают особое внимание исследователей, так как они сочетают в себе свойства, обусловленные как слоями перовскита, так и наличием межслоевого пространства. Такие оксиды, содержащие в межслоевом пространстве щелочные катионы, могут быть подвергнуты интеркаляции органических молекул с последующим расщеплением на монослои (эксфолиации), что позволяет получать нанообъекты из исходно объемных объектов. Получаемые в результате суспензии наночастиц со структурой перовскита имеют перспективу использования для создания новых материалов в микроэлектронике, катализе и фотокатализе, медицине, также они могут быть применены для введения наночастиц со структурой перовскита в полимерные матрицы и получения новых композитных материалов. В последние годы получение и исследование таких наночастиц интенсифицировались, но ограничены в основном кругом хорошо исследованных объектов. Развитие исследований в этой области может идти по пути модификации катионного состава перовскитов для улучшения электрофизических, оптических и магнитных свойств. Основной проблемой, с которой сталкиваются при получении монослоев со структурой перовскита, является получение стабильных суспензий и подавление процесса обратной агрегации частиц. На сегодняшний день расщепление проводят только в водных растворах расщепителей, что ограничивает практическое применение получаемых объектов. Данный проект, во-первых, направлен на расширение ряда объектов, обладающих функциональными свойствами, а во-вторых, на расширение круга дисперсионных сред, используемых для получения суспензий. Основное внимание будет уделено использованию слоистых титанатов и ниобатов, относящихся к различным структурным типам и содержащих катионы Bi3+, Fe3+ и Mn4+, в качестве прекурсоров для получения перспективных люминесцентных и магнитных наноматериалов. Новизна данного исследования состоит в том, что впервые будут получены органо-неорганические гибриды и расщепленные монослои на основе протонированных форм слоистых перовскитоподобных оксидов HBiNb2O7, H2K0.5Bi2.5Ti4O13, HCa2Nb2MO10 (M = Mn, Fe ) и изучены их оптические и магнитные свойства. Впервые будет исследована возможность получения таких суспензий в органических дисперсионных средах. Будут получены органо-неорганические гибриды (с н-аминами, н-спиртами и аминоспиртами) путем реакций интеркаляции и графтинга. Поиск оптимальных условий расщепления полученных гибридов в органических и водных растворителях для получения устойчивых суспензий будет осуществлен путем изучения влияния состава и структуры исходного оксида, способа физических воздействий, типа дисперсионной среды, pH суспензий и прочих факторов), Будет осуществлено формирование пленок из наночастиц на подложках разного типа. В результате выполнения проекта будут разработаны методики получения устойчивых суспензий наночастиц со структурой перовскита, обладающих функциональными свойствами и которые в дальнейшем могут иметь широкий спектр применений в различных областях, в том числе для получения пленок и новых композитных материалов.