Русский Русский

Том 5 №1

Архив журнала Chemical Bulletin Том 5 №1

ПЛАТИНА-РУТЕНИЙ ДЛЯ МЕТАНОЛЬНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

, , , ,
 7-15 стр.
Аннотация
Cоздание эффективных материалов для функционирования новых химических источников тока к настоящему времени является актуальной задачей. В топливных элементах могут быть использованы экологически чистые и энергетические ресурсы, такие как водород и углеродное биотопливо (метанол и этанол), которые имеют широкий спектр потенциальных применений от портативных устройств до электростанций. Внимание исследователей привлекает разработка метанольных топливных элементов, благодаря их компактной конструкции, жидкому топливу, низкой рабочей температуре и высокой удельной мощности. Однако коммерциализация подобных источников энергии по-прежнему является сложной задачей из-за высокого содержания платины на электродах, высокой стоимости благородных металлов, малой долговечности и замедленной кинетике как анодных, так и катодных реакций. Повыше-ние активности и снижение загрузки Pt являются двумя основными задачами в развитии технологии ме-танольных топливных элементов. В работе химическим восстановлением в обращенных микроэмульсиях были синтезированы биметаллические наночастицы Pt-Ru для оценки параметров метанольных топлив-ных элементов. В качестве матрицы-носителя был использован пористый никель, который формировался темплатным синтезом в размеро-задающей маске металлического алюминия. В результате проведенных экспериментальных исследований метанольных мембранно-электродных блоков топливных элементов на основе пористого никеля с наночастицами Pt и Pt-Ru установлено, что максимальные показатели напря-жения и плотности тока достигаются при использовании электродов на основе наночастиц платина-рутений с размером частиц не более 3 нм, содержанием катализатора 0.2 мг/см2 и температуре 60оС.
PDF

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МОНОМЕРЫ И ОЛИГОМЕРЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИЭФИРОВ НА ИХ ОСНОВЕ

, , ,
 16-26 стр.
Аннотация
Методом высокотемпературной поликонденсации в среде апротонного диполярного растворителя в атмосфере инертного газа синтезированы новые галогенсодержащие олигоэфиркетоны, а также разработаны способы получения новых мономеров и олигомеров, пригодных для получения ароматических полиэфиров на основе галогенсодержащих мономеров с заменой традиционного 4,4-дифторбензофенона на хлорсодержащий мономер. Представлено обоснование выбора задачи исследования, техническая и экономическая стороны проблемы и пути ее решения. Задача синтеза мономеров и олигомеров для последующей полимеризации ароматических полиэфиров обусловлена важностью обеспечения взаимосвязи свойств синтезируемого полимера от перечня и характеристик использованных базовых ма-териалов. Таким образом, разработаны способы получения мономеров и олигомеров на их основе, исследо-ваны корреляционные зависимости свойств полученных материалов от состава и количества использо-ванных наполнителей. Описаны реакции нуклеофильного замещения для получения олигомеров. Определены структуры полученных мономеров и олигомеров и установлены возможные области их применения, приве-дены данные об исследовании свойств полученных материалов методами ИК-спектроскопии, элементного и рентгеноструктурного анализа, ТГА, ДСК и др. Предложена практическая значимость и применимость полученных материалов и изделий для различных назначений, с учётом требований, предъявляемых к ма-териалам с высокой теплостойкостью, физико-механическими, эксплуатационными характеристиками.
PDF

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ В ЖМЫХЕ ПЛОДОВ ОБЛЕПИХИ КРУШИНОВИДНОЙ

, , , , ,
 27-36 стр.
Аннотация
Облепиха крушиновидная – это уникальное растение, о лечебных свойствах которого известно еще с древности. Наибольшую ценность в медицинской практике представляет продукт переработки плодов этого растения – облепиховое масло. На сегодняшний день существует проблема утилизации жмыха после получения масла методом холодного отжима. Органические кислоты, содержащиеся в плодах облепихи являются водорастворимыми, поэтому в полученное масло экстрагируется их минимальное количество, а вся основная часть остается в жмыхе. Органические кислоты являются незаменимыми элементами, необходимыми для нормальной жизнедеятельности организма человека, исследование их со-става в жмыхе в дальнейшем позволило бы обосновать его использование в качестве вторичного сырья для различных отраслей промышленности. Таким образом, целью нашего исследования было изучение хи-мического состава органических кислот в жмыхе облепихи крушиновидной методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. На основе полученных данных можно сделать вывод о том, что содержа-ние органических кислот в жмыхе довольно высоко. В связи с чем наиболее рациональным решением будет являться реализация безотходного производства облепихового масла, предполагающая использование оставшегося сырья (жмыха) в качестве вторичного сырья для различных отраслей промышленности.
PDF

ПОЛУЧЕНИЕ ГЛИКОЛЕВОЙ КИСЛОТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА

, , , ,
 37-53 стр.
Аннотация
С каждым днем о проблеме экологии говорят все больше и больше. Как ни странно, но данная проблема не потеряет свою актуальность еще долгое время. Современная жизнь невозможна без химии: ее процессы и продукты используют все индустрии: и добывающие, и обрабатывающие, и сельское хозяйство, и сфера услуг. Истощение природных ресурсов и проблема отходов привели науку к выводу: человечеству нужно кардинально изменить промышленные технологии, чтобы сохранить планету. Химии предстоит стать зеленой – максимально безотходной и экологичной, так как каждый год возникает все больше и больше предприятий, наносящих вред природе. Соответственно, необходимо радикально подходить к данной проблеме, что в результате может открыть новые пути для развития всей промышленности. В большинстве случаев в каждой отрасли производства есть способы сокращения вредных выбросов и вреда окружающей среде. Для этого разрабатываются все новые и более «чистые» способы получения продукции. Целью статьи является разработка способа получения гликолевой кислоты с применением ме-тода электродиализа. Данный метод позволяет получить гликолевую кислоту в промышленных количе-ствах с большим выходом продукта и минимальным вредом для окружающей среды. В результате иссле-дования разработана технологическая схема установки конверсии гликолята натрия в гликолевую кислоту мощностью 5 т/ч, произведен подбор оборудования, на основе технико-экономического анализа оценены: себестоимость продукта, рентабельность производства и срок окупаемости.
PDF

КИНЕТИКА РАСТВОРЕНИЯ CR(OH)3 И AL(OH)3 В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ

,
 54-60 стр.
Аннотация
Данная работа является продолжением исследований, связанных с кинетикой растворения оксидов и гидроксидов алюминия (III) и хрома (III). Ранее проведенные исследования показали, что оксиды и гидроксиды данных металлов лучше растворяются в серной кислоте, чем в соляной, азотной, щавелевой и фосфорной. В этой статье представлены экспериментальные исследования по влиянию концентрации серной кислоты на скорость гетерогенной реакции гидроксидов хрома (III) и алюминия (III). Установлено, что скорость растворения гидроксидов растёт с увеличением концентрации серной кислоты. Причём, скорость перехода ионов алюминия (III) из гидроксида выше, чем скорость перехода ионов хрома (III), при одинаковых условиях. Для расчёта основных кинетических параметров подобрали модель цепного меха-низма. Моделирование растворения осуществляли с помощью математической компьютерной программы MathCad. Потребность в реальных моделях связана с необходимостью оптимизации технологий выщела-чивания руд, регулирования физико-химических процессов растворения оксидов, травления окалины и уда-ления отложений с теплоэнергетического оборудования. Экспериментальные исследования позволили определить, что скорость растворения лимитируется образованием и последующим переходом поверх-ностных соединений вида: в раствор электролита. Такие исследования помогут со-здать обобщённый механизм гетерогенного процесса растворения оксидов алюминия и хрома в кислых средах.
PDF

СИНТЕЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИЭФИРНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОЛИКОНДЕНСАЦИИ

, , ,
 61-73 стр.
Аннотация
В рамках решения задачи создания рецептур синтеза отечественных суперконструкционных полимеров были проведены работы по синтезу ароматических полиэфирных материалов с комплексом ценных эксплуатационных характеристик. Установлено, возможно улучшение экономических показателей процесса синтеза ПКМ на основе ароматических полиэфиров путём замены традиционного мономера 4,4’-дифторбензофенона на хлорсодержащий функциональный аналог, позволяющий синтезировать новые материалы со стоимостью до 6 раз ниже известных конкурентов. В работе изучены основные законо-мерности и особенности процесса синтеза новых ароматических полиэфирных материалов: олигоэфирке-тонов и полиэфиркетонов, полиимидов и полиэфиримидов. Описано, что синтез полиимидов (ПИ) прово-дился двухстадийным методом: получением полиамидокислоты (ПАК), и получением нерастворимого раз-нозвенного полимера. Показана возможность проведения синтеза ароматических полиэфиров с заменой базового мономера дигалогенида на функциональный аналог, со значительно более низкой стоимостью. Определены эффекты подобного замещения: увеличение выхода целевого продукта, технологичность и стоимость целевого полимера. Проведены комплексные исследования ароматических полиэфиров, уста-новлена структура синтезированных полимеров, определено, что новые полиэфирные материалы на осно-ве полиариленэфиркетонов и полиэфиримидов по основным свойствам превосходят промышленные анало-гичные полиэфирные суперконструкционные материалы.
PDF

ФОРМИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ПОЛИМЕР-УГЛЕРОДНЫХ МАТРИЦАХ-НОСИТЕЛЯХ ДЛЯ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

, , , ,
 74-82 стр.
Аннотация
Топливные элементы являются перспективными устройствами прямого преобразования химической энергии в электрическую с точки зрения эффективности и низкого уровня выброса загрязняющих веществ. Основным компонентом топливных элементов является твердым полимерным электролит. Мембраны из перфторированных сульфосодержащих сополимеров типа Nafion с различным содержанием сульфогрупп удовлетворяют большинству из условий применения, т.к. имеют достаточно высокую степень протонной проводимости, устойчивости в растворах электролитов и высокую механическую прочность. Принципиальным недостатком таких мембран является их относительно низкая ионная селективность и уменьшение механической прочности при температурах выше 100оС. Для улучшения характеристик мембраны применяют различные способы модификации, в том числе различными добавками и нано-частицами металлов. Основным препятствием для широкого крупномасштабного использования топлив-ных элементов является их себестоимость, в которой основную часть составляет стоимость электро-катализаторов на основе платиновых металлов. Поэтому разработка эффективных электродных мате-риалов с пониженным содержанием платиновых металлов является актуальной задачей. В данной работе синтезированы биметаллические наночастицы платина-рутений на комбинированных матрицах-носителях, состоящих из полимерной мембраны Nafion и углеродных нанотрубок. Проведено сравнение размеров наночастиц Pt-Ru при варьировании мольного отношения вода:ПАВ от 1.5 до 8. Обнаружено, что минимальный размер характерен для наночастиц, полученных при максимальном содержании плати-ны в наночастицах (7:1) и степени солюбилизации ω = 1.5. Установлено, что в реакции окисления метано-ла наибольшую каталитическую активность демонстрируют электродные материалы на основе биме-таллических наночастиц Pt-Ru(7:1) при загрузке катализатора 0.2 мг/см2 на полимерных подложках с до-бавкой многостенных углеродных нанотрубок при температуре 60оС.
PDF

СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ САХАРОЗЫ И ВЫСОКОДИСПЕРСНЫХ ГИДРОСИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ НА КИНЕТИКУ НАБОРА ПРОЧНОСТИ ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ

, ,
 83-94 стр.
Аннотация
Рассмотрено совместное влияние ускорителя гидратации цемента (высокодисперсные гидросиликаты кальция) и замедлителя гидратации (сахароза), являющихся компонентами силикат-кальциевой дисперсии (СКД), на процессы схватывания и твердения цементных композитов. Данные термокинетических исследований композиционного вяжущего (КВ), содержащего 10% СКД, выявили смещение максимума экзотермического эффекта гидратации на сутки с одновременным «размытием» теплового эффекта во времени. Однако на поздних сроках гидратации (>70 час) скорость тепловыделения остается стабильно высокой и в 2-3 раза превышает таковую для контрольного образца. Кинетика схватывания паст КВ зависит от содержания СКД в его составе и носит экстремальный характер. Эффективность СКД в составе КВ осуществлялось на примере рядовых тяжелых бетонов (В25) с замещением цемента на СКД. Результаты оценки изменения прочности бетонов на КВ дополнены расчетными показателями прочности в перспективе до 1800 сут. твердения. Ожидаемая прочность на сжатие образцов бетона на КВ с 30 % замещением цемента на СКД в 1,8 раза превышает прочность контрольного образца.
PDF

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АНИОНОВ НА СКОРОСТЬ РАСТВОРЕНИЯ СR2O3 И СR(OH)3

,
 95-100 стр.
Аннотация
Cоединения хрома широко используются в промышленности, поэтому актуальны исследования, связанные с изучением процесса растворения оксидов в различных средах, в том числе агрессивных. В настоящее время накоплен огромный экспериментальный материал по растворению оксидов и гидроксидов металлов. Несмотря на это, еще не достаточно хорошо изучено влияние анионов на скорость растворения этих соединений, не разработаны модели и не найдены обобщенные механизмы растворения. В данной статье представлены экспериментальные исследования по влиянию нитрат- и сульфат-ионов на скорость растворения оксида и гидроксида хрома (III). Установлено, что оксид и гидроксид хрома (III) лучше растворяются в серной кислоте в присутствии нитрат – ионов, чем сульфат-ионов. Причём, гидроксид хрома (III) лучше растворяется в кислотах с добавкой анионов, чем оксид хрома (III). На основе полученных данных, применив уравнение цепного механизма (модель Бартона-Странского), нашли функци-ональную зависимость удельной скорости растворения от концентрации анионов в кислой среде. С помо-щью математической компьютерной программы MathCad подобрали модели растворения оксидных фаз хрома. Предложили схему механизма гетерогенного процесса растворения оксида и гидроксида хрома в кислых средах.
PDF