Печать
Просмотров: 7782

Толстой Валерий Павлович

Обновлено

htt Tolstoy VPВалерий Павлович Толстой

Профессор, доктор химических наук

Адрес: 198504, Россия, Санкт-Петербург, Петергоф, Университетский пр., д.26, Институт химии СПбГУ. Комната №: 2222.
e-mail: v.tolstoy@spbu.ru

Researcher ID J-3171-2013;
SPIN 45223
SCOPUS ID 6701811375;
ORCID 0000-0003-3857-7238;
Google scholar citations: H = 21, число цитирований более 2000.

Общественная и организационная деятельность

  • Член объединенного научного совета по химии в составе Междисциплинарного координационного совета Санкт-Петербургского научного центра РАН” (с 2013 года),
  • Эксперт Российского Научного Фонда (с 2017 года),
  • член экспертного совета по Неорганической химии ВАК при Министерстве науки и высшего образования РФ (с 2013 года),
  • член комиссии по присуждению премии им. Д.И. Менделеева Комитета по науке и высшей школы Правительства СПб (с 2016 года),
  • эксперт Федерального агентства научных организаций РФ (2017 г.),
  • член диссертационного совета 212.232.41 при СПбГУ (2015-2018 гг.),
  • член диссертационного совета Д 212.232.37 при СПбГУ (2012-2018 гг.),
  • член диссертационного совета Д 212.230.11 при СПбГТИ(ТУ) (с 2015 года),
  • член Научной комиссии института химии СПбГУ (с 2013 по 2018 г.)
  • член редакции международного журнала “Journal of Nanomaterials” (Scopus, Q2),
  • руководитель модуля подготовки магистрантов “Химическое конструирование наноразмерных материалов” УГСН 28.00.00 “Нанотехнологии и наноматериалы” СПбГУ,
  • член учебно-методической комиссии по УГСН 28.00.00 “Нанотехнологии и наноматериалы” СПбГУ (с 2019 года).

Награды и премии

  • Золотая медаль ВДНХ (1983 г.); Silver medal “OP of 20th century”, International Biographical Centre, Cambridge, England (2001);
  • Elected and listed in Encyclopedia «Who is Who in the World», Dictionary of International Biography, 29th Edition, Cambridge, England;
  • Почетная грамота Министерства науки и высшего образования РФ (2010 г.).

Наука

Область научных интересов и научные достижения

Предложены и экспериментально обоснованы новые способы регистрации инфракрасных спектров, в том числе спектров отражения-поглощения соединений на границе раздела металл-полупроводник, спектров отражения-поглощения поверхности полупроводников и диэлектриков, спектров отражения-поглощения в иммерсионных средах, спектров многократного пропускания в поляризованном излучении, спектров диффузного пропускания дисперсных веществ и др. Эти новые способы и методики расширили круг изучаемых методом ИК-спектроскопии объектов и дали возможность существенно снизить минимальное количество исследуемого вещества. Данная особенность оказалась востребованной в лабораторной практике при решении актуальных задач изучения множества практически значимых наноразмерных материалов.

Полученные результаты изложены в материалах 6-ти патентов, более чем 20 статей в научных журналах, учебном пособии и 3-х монографиях, одна из которых, а именно «Handbook of Infrared spectroscopy of ultrathin films» (V. Tolstoy, I. Chernyshova, V. Skryshevsky, издательство Wiley&Sons, 2003, New York, USA) в настоящее время процитирована уже более 600 раз.

TolstoyVP 00

Выполнен ряд приоритетных работ в области синтеза тонкослойных структур методом молекулярного наслаивания (Atomic Layer Deposition — ALD). В частности, впервые были обоснованы условия и проведен синтез покрытий с использованием в качестве реагентов летучих металл-органических соединений, созданы и запатентованы несколько новых конструкций реакторов для синтеза, в том числе, «tube-in-tube» и «spatially separated» реакторы.

В 1984 году был предложен и далее в серии экспериментальных работ с сотрудниками обоснован новый метод послойного синтеза на поверхности твердых тел в условиях «мягкой химии» широкого круга неорганических соединений, так называемый метод Ионного Наслаивания (ИН) (англо-язычные аббревиатуры названия SILD, SILAR, LbL или sALD synthesis), основанный на обработке поверхности подложки по специальной программе растворами реагентов. Данный метод позволяет выполнять синтез нанослоёв фактически при комнатной температуре и с использованием разбавленных растворов простых солей металлов, а также сравнительно прецизионно задавать их толщину, наносить нанослои на поверхность образцов сложной формы и получать мультислои так называемых гибридных соединений. Были также предложены и экспериментально обоснованы новые маршруты подобного синтеза с участием окислительно-восстановительных реакций в слоях адсорбированных ионов, реакций гидролиза фторидных и оксалатых комплексов металлов, реакций образования труднорастворимых пероксидных соединений переходных металлов и др. При выборе оптимальных условий таких синтезов предложен специальный алгоритм их поиска и создана серий оригинальных лабораторных автоматизированных установок. Выполнена рациональная классификация методов послойного синтеза наноматериалов. На основе новых методик синтеза созданы высокоэффективные мембраны для очистки водорода, активные элементы газовых и электрохимических сенсоров, защитные покрытия металлов, электродные материалы для гибридных батарей-суперконденсаторов и электролизеров, сорбенты и катализаторы для окисления ряда органических соединений и др. Данные работы послужили основой для развития новой нанотехнологии, которая относится к разряду так называемых «ключевых».

В 2010 году предложен и далее совместно с Л.Б. Гулиной обоснован новый способ получения микро- и нанотрубок из неорганических соединений с морфологией свитков, в том числе сложных оксидов марганца, железа, титана, церия, сульфидов висмута, кадмия, цинка, мышьяка, фторидов лантаноидов и др. Большинство образцов с такой морфологией ранее получены не были. Было показано, что данные соединения обладают уникальным сочетанием оптических, электрофизических и каталитических свойств.

Педагогическая деятельность

Преподаваемые дисциплины

  • Основы современной микроскопии и ее применение в материаловедении (бакалавриат “Химия, физика и механика материалов”),
  • Оптические свойства и спектроскопия твердого тела (бакалавриат “Химия, физика и механика материалов”),
  • Современная микроскопия в химических исследованиях (магистратура “Химия”),
  • Основы химической сборки наноразмерных материалов (магистратура УГСН 28.00.00 “Нанотехнологии и наноматериалы”),
  • Современные физические методы исследования наноразмерных материалов (магистратура УГСН 28.00.00 “Нанотехнологии и наноматериалы”).
  • Основы программируемого послойного синтеза наноразмерных материалов (аспирантура).

Избранные публикации

Монографии

  1. Valeri P. Tolstoy, Irina V. Chernyshova, Valeri A. Skryshevsky. Handbook of infrared spectroscopy of ultrathin films, 2003, Wiley&Sons, N-Y., USA, 740 pp.
  2. В.А. Скрышевский, В.П. Толстой, Инфракрасная спектроскопия полупроводниковых структур, Киев, Изд. КГУ им. Т.Г. Шевченко, 1991, 187 стр.
  3. В.П. Толстой, Методы УВи и ИК спектроскопии нанослоёв, СПб, Изд. СПбГУ, 1998, 223 стр.

Главы в монографиях

  1. V.P. Tolstoy, Sang Do Han, G.Korotcenkov, Successive Ionic Layer Deposition (SILD): Advanced Method for Deposition and Modification of Functional Nanostructured Metal Oxides Aimed for Gas Sensor Applications // Metal oxide nanostructures and their applications. Chapter 9. California: American Scientific Publishers, 2010. V. 3. 384-436 P.
  2. В.В. Бурылев, В.П. Толстой, глава 7 “Нано- и микроконтейнеры для доставки лекарств, получаемые в условиях послойного синтеза” в коллективной монографии “Исследования, технология и использование нанопористых носителей лекарств в медицине” (под ред. акад. РАН В.Я. Шевченко и О.И. Киселева), СПб, Изд. Химиздат, 2015, стр. 253-265.
  3. В.П. Толстой, Химия углеродных материалов: успехи и перспективы. // В кн.: “Современные проблемы неорганической химии” (под ред. В.Я. Шевченко), СПб, Изд. Арт-Экспресс, 2016, С. 198-209.
  4. В.П. Толстой, Синтез методом ИН нанослоев двухкомпонентных металл-кислородных соединений. // В кн.: “Химическая сборка твердых веществ”. (под ред. А.А. Малыгина, СПб, Изд. СПбТИ, 2002, С. 55-60.
  5. В.П. Толстой, Реакции ИН на границе раздела твердое тело-раствор. Возможная классификация. // В кн.: “Химия твердого тела. Химические проблемы создания новых материалов” (под ред. И.В. Мурина) СПб, Изд. СПбГУ, 2003, C. 121-167.

Учебные пособия

  1. В.П. Толстой, Основы нанотехнологии ионного наслаивания, СПб, Изд. ВПТ, СПбГУ, 2020, 142 стр. (свободный доступ, репозиторий СПбГУ).
  2. В.П. Толстой, Введение в оптическую абсорбционную спектроскопию наноразмерных материалов, СПб, Изд. Соло, 2014, 188 стр. (свободный доступ, репозиторий СПбГУ).
  3. А.Г. Сырков, В.П. Толстой, Введение в изобретательство в химии, Л., РИО ЛГУ, 1988, 60 стр.
  4. И. П. Алексеева, Ю. М. Артемьев, В.П. Толстой и др., Практикум по химии твердых веществ (под ред. С. И. Кольцова и др.), Л., Изд. ЛГУ, 1985, 225 стр.

Обзоры

  1. Толстой В.П., Синтез тонкослойных структур методом ионного наслаивания. Успехи химии, 1993. № 3. С. 260-267.
  2. 2. Толстой В.П., Реакции ионного наслаивания. Применение в нанотехнологии. Успехи химии. 2006. № 2. С. 183-199
  3. 3. Ермаков С.С., Николаев К.Г., Толстой В.П., Новые электрохимические сенсоры с электродами на основе мультислоёв, синтезированных методом послойной химической сборки и их аналитические возможности, Успехи химии, 2016, 85, 8, С. 880-900.
  4. 4. Korotcenkov G., Cho B.K., Gulina L.B., Tolstoy V.P., Synthesis of metal oxide based nanocomposites and multicomponent compounds using Layer-by-Layer method and prospects for their application, Journal Technologi, Vol. 75, No 7, P. 15-26, DOI: http://dx.doi.org/10.11113/jt.v75.5165
  5. 5. Tolstoy V.P., Kodintsev I.A., Reshanova K.S., Lobinsky A.A., A brief review of metal oxide (hydroxide)-graphene nanocomposites synthesis by layer-by-layer deposition from solutions and synthesis of CuO nanorods-graphene nanocomposite (2017) Reviews on Advanced Materials Science, 49 (1), P. 28-37.
  6. 6. Gulina L.B., Pchelkina A.A., Nikolaev K.G., Navolotskaya D.V., Ermakov S.S., Tolstoy V.P., A brief review on immobilization of gold nanoparticles on inorganic surfaces and Successive Ionic Layer Deposition (2016) Reviews on Advanced Materials Science, 44 (1), P. 46-53
  7. 7. Tolstoy V.P., The peroxide route of the successive ionic layer deposition procedure for synthesis nanolayers of metal oxides, hydroxides and peroxides. Thin Solid Films. 1997. № 1-2. P. 10-13.
  8. 8. Толстой В.П., Оптическая спектроскопия надмолекулярных соединений. // Сб. “Направленный синтез твердых веществ”. Л.: 1987. Вып. 2. С. 76-86.
  9. 9. Korotchenkov G., Tolstoy V., Schwank J. Successive ionic layer deposition (SILD) as a new sensor technology: Synthesis and modification of metal oxides. Measurement Science and Technology. 2006. № 7. P. 1861-1869.
  10. 10. Korotchenkov G., Tolstoy V., Schwank J., Boris I. Successive ionic layer deposition: Possibilities for gas sensor applications. Journal of Physics: Conference Series. 2006. № 1. P. 45-50.

Опубликовано более научных 150 научных статей и среди них следующие

  1. Tolstoy V.P., Gulina L.B., New way of As2S3 microtubules preparation by roll up thin films synthesized at the air-solution interface, Journal of Nano- and Electronic Physics, Vol. 5, Issue 1, 2013, Article number 01003.
  2. Tolstoy V.P. and Gulina L.B., Synthesis of Birnessite Structure Layers at the Solution–Air Interface and the Formation of Microtubules from Them, Langmuir, 2014, 30 (28), P. 8366–8372, DOI: 10.1021/la501204k.
  3. Tolstoi V.P., Gulina L.B., Ozone interaction with manganese acetate solution. Formation of HxMnO2·nH2O layers and microtubes based on them, Russian Journal of General Chemistry, 2013, Vol. 83, 9, P. 1635-1639.
  4. Tolstoy V.P., Lobinsky A.A., Levin O.V., Kuklo L.I., Direct synthesis of Ni2Al(OH)7−x(NO3)x∙nH2O layered double hydroxide nanolayers by SILD and their capacitive performance, Materials Letters, Vol. 139, 2015, pp. 4–6, doi:10.1016/j.matlet.2014.09.134.
  5. Tolstoy V.P., Kaneva M.V., Lobinsky A.A., Koroleva A.V., Direct successive ionic layer deposition of nanoscale iridium and tin oxide on titanium surface for electrocatalytic application in oxygen evolution reaction during water electrolysis in acidic medium (2020) Journal of Alloys and Compounds, 834, статья № 155205, DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.155205.
  6. Tolstoy V., Kaneva M., Fedotova N., Levshakova A., Low temperature synthesis of Сu_0.3IrO_x·nH_2O nanocrystals by successive ionic layer deposition and their electrocatalytic properties in oxygen evolution reaction during water splitting in acidic medium (2020) Ceramics International, 46 (12), pp. 20122-20128, DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.05.087.
  7. Tolstoy V.P., Vladimirova N.I., Gulina L.B., Formation of Ordered Honeycomb-like Structures of Manganese Oxide 2D Nanocrystals with the Birnessite-like Structure and Their Electrocatalytic Properties during Oxygen Evolution Reaction upon Water Splitting in an Alkaline Medium (2019) ACS Omega, 4 (26), pp. 22203-22208, DOI: 10.1021/acsomega.9b03499.
  8. Tolstoy V.P., Vladimirova N.I., Gulina L.B., Ordered honeycomb-like network of MnO2·nH2O nanocrystals formed on the surface of a Mn(OAc)2 solution drop upon interaction with O3 gas (2019) Mendeleev Communications, 29 (6), pp. 713-715, DOI: 10.1016/j.mencom.2019.11.039.
  9. Tolstoy V.P., Kuklo L.I., Gulina L.B., Ni(II) doped FeOOH 2D nanocrystals, synthesized by Successive Ionic Layer Deposition, and their electrocatalytic properties during oxygen evolution reaction upon water splitting in the alkaline medium (2019) Journal of Alloys and Compounds, 786, P. 198-204. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.01.324.
  10. Tolstoy V.P., Lobinsky A.A., Kaneva M.V., Features of inorganic nanocrystals formation in conditions of successive ionic layers deposition in water solutions and the Co(II)Co(III) 2D layered double hydroxide synthesis (2019) Journal of Molecular Liquids, 282, P. 32-38. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.02.067.
  11. Tolstoy V.P., Gulina L.B., Golubeva A.A., Ermakov S.S., Gurenko V.E., Navolotskaya D.V., Vladimirova N.I., Koroleva A.V., Thin layers formed by the oriented 2D nanocrystals of birnessite-type manganese oxide as a new electrochemical platform for ultrasensitive nonenzymatic hydrogen peroxide detection (2019) Journal of Solid State Electrochemistry, 23 (2), P. 573-582. DOI: 10.1007/s10008-018-04165-6.
  12. Tolstoy V., Gulina L., Tolstobrov E., Synthesis of metal–oxide, metal–hydroxide, and metal–peroxide nanolayers by successive ionic layer deposition method from solution, Proceedings - Electrochemical Society, PV. 2003. V. 32. P. 209-214.
  13. Tolstoy V.P., Altangerel B., A new "fluoride" synthesis route for successive ionic layer deposition of the ZnxZr(OH)yFz·nH2O nanolayers, Materials Letters. 2007. № 1. P. 123-125.
  14. Tolstoy V.P., Tolstobrov E.V., The synthesis of Bi-V-O-containing nanolayers on silica surfaces by successive ionic layer deposition technique, Solid State Ionics. 2002. V. 151. P. 165-169.
  15. Tolstoy V.P., Gulina L.B. Synthesis by SILD of Sn0.6MoOy·nH2O nanolayers on silica, Thin Solid Films. 2003. № 1-2. P. 74-77.
  16. Tolstoy V.P., Gulina L.B., Korotcenkov G., Brinzari V., Synthesis of nanolayers of hybrid-type hydroxo-SnOH and heteropoly-HxPWyOz compounds on silica surfaces by successive ionic layer deposition method, Applied Surface Science. 2003. № 1-4. P. 193-202.
  17. Толстой В.П., Синтез нанослоев FeOOH на поверхности кремнезема по методике “слой-за-слоем”, Журнал Прикладной Химии. 1999. № 8. С. 1259-1262.
  18. Tolstoy V.P., Murin I.V., Reller A., Synthesis of Mn(IV) oxide nanolayers by successive ionic layer deposition, Applied Surface Science. 1997. V. 112. P. 255-257.
  19. Tolstoy V.P., Ehrlich A.G., The synthesis of CeO2+n·nH2O nanolayers on silicon and fused-quartz surfaces by the successive ionic layer deposition technique, Thin Solid Films. 1997. № 1-2. P. 60-65.
  20. Tolstoy V.P., Zhuchkov B.S., Murin I.V., Synthesis of ScF3, LaF3 nanolayers and nLaF3-mScF3 multinanolayers at the surface of silicon by successive ionic layer deposition method, Solid State Ionics. 1997. V. 101-103. P. 165-170.

Патенты

  1. Патент на изобретение SU № 1245898 “Спектрофотометр для регистрации спектров дисперсных твердых веществ” (в соавторстве с А.И. Сомсиковым).
  2. Патент на изобретение SU № 1571418 “Спектрофотометрический прибор” (в соавторстве с А.А. Сомсиковым и Е.А. Виноградовым).
  3. Патент на изобретение SU № 1822905 “Устройство для регистрации спектров твердых веществ” (в соавторстве с А.И. Сомсиковым).
  4. Патент на изобретение SU № 1099255 “Способ спектроскопического исследования сверхтонких слоев на поверхности полупроводников и диэлектриков” (в соавторстве с В.Б. Алесковским, А.И. Сомсиковым и О.В. Александровым).
  5. Патент на изобретение SU № 1539608 “Способ измерения дифференциальных спектров пропускания на двухлучевых спектральных приборах” (в соавторстве со В.А. Скрышевским, В.И. Стрихой, Ю.А. Аверкиным и Н.К. Кардамоновым).
  6. Патент на изобретение SU № 1746261 “Способ спектрофотометрического исследования образцов и спектрофотометр” (в соавторстве с А.И. Сомсиковым, Е.А. Виноградовым и В.Н. Ватулевым).
  7. Патент на изобретение SU № 1560627 “Способ пассивации поверхности металлов” (в соавторстве с Л.П. Богдановой, С.В. Зайцевой и В.Б. Алесковским).
  8. Патент на изобретение SU № 1386600 “Способ синтеза слоев двуокиси марганца” (в соавторстве с Л.П. Богдановой и Г.В. Митюковой).
  9. Патент на изобретение SU № 916190 “Способ сварки металлов” (в соавторстве с В.Б. Алесковским, С.И. Кольцовым и др.).
  10. Патент на изобретение SU № 1475980 “Способ фосфатирования поверхности стали” (в соавторстве с Л.П. Богдановой).
  11. Патент на изобретение SU № 1713977 “Способ фосфатирования поверхности металлов” (в соавторстве с Л.П. Богдановой).
  12. Патент на изобретение RU № 2051207 “Способ получения слоёв гидроксидов металлов” (в соавторстве с Е.Н. Кара).
  13. Патент на изобретение SU № 1812762 “Способ получения гетероструктуры кремний - керамика высокотемпературного сверхпроводника” (в соавторстве с Б.С. Жучковым).
  14. Патент на изобретение SU № 1795636 “Способ получения провода из сверхпроводящей керамики” (в соавторстве с Б.С. Жучковым и В.Б. Алесковским).
  15. Патент на изобретение SU № 1591534 “Способ получения монослоёв оксидов металлов” (в соавторстве с В.Б. Алесковским, Л.П. Богдановой и Е.Ю. Егоровой).
  16. Патент на изобретение SU № 1563515 “Способ получения оксидных слоёв” (в соавторстве с В.Б. Алесковским и С.Н. Грузиновым).
  17. Патент на изобретение SU № 1202467 “Способ получения диэлектрических слоёв” (в соавторстве с С.Н. Грузиновым, В.Б. Алесковским и др.).
  18. Патент на изобретение SU № 1359261 “Устройство для синтеза оксидных слоёв” (в соавторстве с С.Н. Грузиновым).
  19. Патент на изобретение RU № 2624466 “Способ синтеза слоя электроактивного вещества для электродов суперконденсаторов на основе нанокомпозита из металл-кислородных соединений кобальта и никеля” (в соавторстве с А.А. Лобинским).

Гранты

Руководство грантами

  1. Грант РНФ № 18-19-00370 “Разработка основ нанотехнологии послойного синтеза соединений из ряда M_1M_2A_x (M_1, M_2 = Ni, Co, Fe, Mn, Sn, Ir и др., A = O, OH и др.) и их композитов с металлами платиновой группы и/или углеродными наноматериалами и создание новых электродных материалов для альтернативной энергетики”
  2. Грант РФФИ — аспиранты № 20-33-90228 “Изучение закономерностей послойного синтеза наноразмерных частиц родия и рутения, их сплавов и нанокомпозитов с оксидами ряда переходных металлов с общими формулами M_1^0, М_1-xM_2 и M_1O_x-nM_2O_y (M_1= Rh, Ru, M_2 = Co, Ni, Cu и др.) и создание новых практически важных функциональных наноматериалов”.
  3. Грант РФФИ №98-03-32583-а “Тонкослойные структуры на основе новых рядов соединений в системе [nMe1(A1)x - mMe2(A2)y]k (Me1, Me2- металл, A1, A2 - O2-, OH-, S2-, Hal- и др.). Синтез методом ионного наслаивания и исследование их свойств”,
  4. Грант РФФИ №01-03-32427-а “Окислительно-восстановительные реакции в растворах и на границе раздела раствор-твердое тело и синтез методом ионного наслаивания новых мультислоев неорганических веществ”,
  5. Грант РФФИ № 05-03-33207-а “Физико-химические основы синтеза методом ионного наслаивания нано- и мультинанослоев бинарных сульфидов металлов”,
  6. Грант РФФИ № 08-03-00390-а “Тонкослойные структуры новых гибридных изо- и полиоксометаллатов, синтезированные по схеме “слой-за-слоем” как основа для создания новых функциональных материалов”,
  7. Грант РФФИ № 11-03-90451-Укр_ф_а “Закономерности формирования и свойства наноматериалов на основе пористого кремния и мультинанослоев, синтезируемых методом ионного наслаивания”,
  8. Грант РФФИ № 12-03-00805-а “Нано- и микротрубки оксидов (гидроксидов) и сульфидов металлов, полученные на основе наноплоскостей соответствующих соединений, синтезированных методами ионного и ионно-коллоидного наслаивания”
  9. Грант СПбГУ № 12.38.259.2014 “Мультислои неорганических соединений, получаемые в условиях программируемого послойного синтеза, как основа для создания нового поколения многофункциональных и интеллектуальных наноматериалов”
  10. Grant CRDF # MOE2-2588-CH-04 “Rational Synthesis and optimization of heterogeneous catalysts and gas sensor materials by successive ionic layer deposition” (2004-2006, USA),
  11. Haldor Topsoe A/S contract “Successive ionic layer deposition of palladium membranes” (1999-2001, Denmark).
  12. Grant INTAS # 7729 “Hydrogen Reservoirs based on Porous Silicon Nanostructures for Portable Devices” (2005-2007, Russia-France-Ukraine-Italy).

и др.

Научно-учебная группа: Программируемый послойный синтез мультислоёв гибридных соединений и создание новых функциональных наноматериалов на их основе.