Научно-технологические разработки в области получения функциональных материалов на основе природного и техногенного сырья Кольского полуострова

Переработка титано-редкометалльного сырья арктического региона с получением важных для передовых технологий продуктов является важной стратегической задачей, от решения которой в большой степени зависит суверенитет России. Поэтому привлечение к промышленному использованию богатейшего месторождения перовскитовых, а также техногенных отходов обогащения апатито-нефелиновых руд, может в значительной степени посодействовать обеспечению отраслей, выпускающих продукцию гражданского и оборонного назначения, титаном, редкими и редкоземельными металлами, алюминием и др., а также различными соединениями на их основе. Основные задачи исследований связаны с разработкой технологических схем получения различных материалов с применение современных высокотехнологичных приемов: методов жидкостной экстракции с использованием новых видов экстрагентов, экологически чистого твердофазного синтеза, механоактивации, применения эффективных модификаторов для интенсификации каталитических реакций, для повышения селективности сорбентов, для улучшения свойств керамики и т.д. Актуальной задачей является разработка и обоснование новой технологии комплексной переработки различных видов редкометального сырья Кольского полуострова, основанной на методе сорбционной конверсии. Новый технологический прием имеет значительные преимущества с кислотными высокотемпературными схемами: универсальность, высокое извлечение всех ценных компонентов, минимизация расходных материалов и образующихся жидких и твердых растворов. невысокие температуры, что обеспечивает экономию энергоресурсов, возможность существенного упрощения коррозионной защиты оборудования, отсутствие вредных выбросов в атмосферу. Основные задачи исследований связаны с разработкой составов и оптимизацией условий получения электродных (катодных, анодных) материалов на основе твердых растворов сложных оксидов переходных металлов и двойных фосфатов переходных металлов и щелочного металла и соединений группы КТР для металл-ионных аккумуляторов с высокими электрохимическими характеристиками, обеспечивающие потребности современной портативной и крупногабаритной техники. Экспериментально полученные результаты позволят разработать технологические схемы получения функциональных материалов высокого качества для нужд промышленности с использованием минерального сырья Арктической зоны. Твердые электролиты с высокой проводимостью по иону Li+ интенсивно изучаются с целью использования их в качестве мембран, композитных электродов и электролитов в твердотельных электрохимических устройствах и суперконденсаторах. Твердые электролиты обладают рядом преимуществ по сравнению с жидкими и полимерными материалами, так как характеризуются высокой механической прочностью, химической и термической устойчивостью. Использование твердых электролитов может существенно повысить безопасность литий-ионных аккумуляторов. Перспективными с точки зрения величины ионной проводимости и стабильности считаются замещенные титанофосфаты и германофосфаты лития, твердые растворы на основе титанатов лития и лантана со структурой перовскита, и представители нового семейства литийпроводящих твердых электролитов со структурой граната состава Li7La3Zr2O12. Разработка фотокаталитических материалов для различных применений является актуальной задачей последних десятилетий. Использование фотокатализаторов (ФК) позволяет решать ряд научных и прикладных задач, таких как: очистка воды и воздуха от органических соединений (в том числе нефтепродуктов) и микрофлоры; получение водорода из воды под действием света; создание самоочищающихся поверхностей (внутренних и внешних стен помещений, стёкол и др.) и тканей. Большинство существующих на сегодняшний день фотокатализаторов эффективны лишь при облучении ультрафиолетовым (УФ) светом, что затрудняет их использование. Расширение спектральной восприимчивости фотокатализаторов в видимую и ИК область спектра позволит эффективно и малозатратно использовать ФК. Разработка технологий получения новых функциональных материалов с использованием современных методов синтеза и изучение их свойств послужит основой для обеспечения промышленности качественной продукцией (на уровне мировых стандартов).