Управление химическими процессами на границе твёрдых тел как основа создания энергонасыщенных, сорбционно-каталитических, биоактивных материалов и технологий для разделения и извлечения стратегически важных металлов и радионуклидов

Тема включает четыре тематических блока, общим для которых является использование физико-химических методов управления процессами на границах твёрдых тел. Блок 1. «Закономерности коллоидно-химического роста твёрдой фазы, и их влияние на функциональные свойства получаемых плёнок и осадков в растворах». Целью является установление механизмов коллоидно-химического роста твёрдой фазы и их влияния на сорбционные и фотокаталитические свойства получаемых плёнок и осадков в растворах. Задачи исследования. Экспериментальное определение кинетики и механизмов коллоидно-химического роста твёрдой фазы гидроксидов/оксидов цинка в виде золя и плёнки при управлении пересыщением в гомогенном растворе с изменением температуры и со-става реакционной ванны. Будут получены фотокаталитически- и сорбционно-активные плёнки гидроксидов/оксидов цинка на поверхности стекла, полиэтилена, других гибких полимеров для целей химической и биологической защиты окружающей среды и продуктов питания. Будет выполнено экспериментальное и теоретическое исследование коллоидно-химических, кислотно-основных и сорбционных свойств неорганических сорбентов группы фосфатов кальция, перспективных для применения в качестве сорбционных материалов удаления из почвы радионуклидов Sr, Ce, Th, U и одновременно как источника водорастворимого фосфора в качестве удобрения. Будет продолжено исследование сорбционных свойств новых композитных материалов класса «неорганический оксид-графен», перспективных для целей дезактивации радионуклидов-микроэлементов (катионов и анионов) в водных растворах почвенных суспензиях. Получат развитие оригинальные отечественные методы квантово-химического моделирования электронной структуры и функциональных свойств оксидных соединений (магнитные, транспортные и оптические характеристики неупорядоченных твёрдофазных систем переходных металлов). При выполнении проекта будет использовано современное аналитическое оборудование элементного анализа (эмиссионный спектрометр с ИСП, масс-спектрометр с ИСП, спектрофотометр УФ-ИК-диапазона, анализаторы газообразующих элементов, программ-ное обеспечение для термодинамического моделирование многофазных многокомпонентных процессов. HSC Chemistry. Блок 2. «Фундаментальные физико-химические основы реакционной активности дисперсных и плёночных материалов на основе алюминия и бора». Целью исследования является разработка фундаментальных физико-химических основ управления реакционной активностью дисперсных и плёночных материалов на основе алюминия и бора для направленного синтеза перспективных металлических горючих, композиционных материалов и порошков для лазерного сплавления. Общей задачей исследований блока является установление фундаментальных закономерностей и рекомендаций по синтезу и практическому применению металлических горючих на основе алюминия и бора и порошков на их основе для синтеза новых функциональных материалов путём спекания и лазерного сплавления. Блок 3. «Синтез функциональных материалов на неорганической основе с заданными свойствами, в том числе биоактивных гетерогенных композитов, стимулирующих репаративные процессы в костных и мягких тканях человека и животных». Целью является получение новых перспективных фармацевтических композиций и лекарственных средств с использованием новых физико-химических свойств модифицированных биогенными и биотолерантными элементами фосфатов кальция, находящихся в ультрадисперсном (коллоиды, суспензии, гели) и компактном (пористая керамика) состоянии. Блок 4. «Фундаментальные основы экологически безопасного извлечения и разделения стратегических металлов из техногенного сырья с получением функциональных материалов и легированных сплавов». Целью исследования является разработка новых подходов в области создания эффективных и экологически чистых технологий переработки техногенного сырья с извлечением ценных компонентов, получения чистых композитных и легированных соединений и сплавов с высокими потребительскими свойствами.