Фундаментальные исследования асфальтенов углей Кузбасса с целью получения нанокластерных углеродных материалов на их основе

Современные тенденции в области рационального природопользования требуют создания новых высокоэффективных, более безопасных и экономически привлекательных технологических способов глубокой переработки твердых горючих ископаемых. В связи с этим углеродистые вещества каменного угля находят новое актуальное применение в качестве источника для получения конструкционных и функциональных материалов на основе углерода. Физико-химические свойства получаемых материалов напрямую зависят от состава, структуры и дисперсности исходных углеродистых веществ и кинетики их термолиза. Поэтому прогнозирование заданных свойств новых материалов требует исчерпывающих данных о составе, структуре и дисперсности исходных компонентов, а также о составе и количестве выделяющихся газообразных, жидких и твердых продуктов в процессе термолиза.Задачей настоящего проекта является создание научных основ для получения однородных дисперсий асфальтенов каменноугольного пека с целю получения нанокластерных углеродных материалов на их основе. Несмотря на прогнозы и оценки по применению асфальтенов в качестве дешевого, перспективного источника для получения ионообменных, функциональных и композиционных материалов с уникальными свойствами, сделанные еще в 70-х годах прошлого столетия, весь потенциал асфальтенов до настоящего времени не реализован, в связи с этим данное направление исследований является актуальным и перспективным. Благодаря высокому содержанию конденсированных полиядерных структурных фрагментов в макромолекулах асфальтенов и характерной для них способности к самоорганизации в надмолекулярные графитоподобные структуры можно рассматривать асфальтены как уникальный прекурсор для получения нанокластерных углеродных материалов. Принципиально новым в предлагаемом нами проекте является использование порошков асфальтенов каменноугольного пека в качестве прекурсора для получения нанокластерных углеродых материалов. Также, по нашему мнению, перспективным направлением использования порошков асфальтенов может являться использование их как полисорбционного материала в аналитических патронах для твердофазной экстракции, так как отличительной особенностью материала на основе асфальтенов является возможность его полного рециклинга.В ходе выполнения проекта будут получены новые данные о функционально-групповом составе и строении макромолекул асфальтенов и альфа-фракции каменноугольного пека, основанные на результатах комплексного исследования современными физико-химическими методами с привлечением возможностей центра коллективного пользования (ЯМР, ЭПР, ИК, КР спектроскопия, элементный анализ, аналитическая сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, хромато-масс-спектрометрия, термический анализ) , а также данные о механизмах их самоорганизации в процессе осаждения из раствора. Будут исследованы закономерности термолиза полученных частиц. Результаты полученные в ходе реализации проекта позволят разработать технологический процесс получения однородных дисперсий нанокластерного углерода и предложить новые высокотехнологичные подходы переработки каменноугольного пека в продукцию с высокой добавленной стоимостью.