Аспирантские научные проекты, выполняемые на кафедре ХТТ
Аспирантские научные проекты, выполняемые на кафедре ХТТ
в 2015 учебном году.
Аспиранты:
1.Кириченко Сергей Олегович (3 год обучения)
Научный руководитель: д.х.н., проф. Мурин И.В.
Тема диссертации: Химический дизайн керамики на основе оксидов и нитридов циркония и гафния.
Целью работы является изучение взаимосвязи «состав – структура – свойство» композиционных материалов в системе Zr3N4–ZrO2, HfO2–Hf3N4 и разработка композиционного керамического материала с высокими прочностными характеристиками и высокой ионной проводимостью по ионам азота и кислорода.
В данной работе предполагается провести компьютерное моделирование и расчёт оптимального состава композитной керамики и подвижности ионных носителей методом молекулярной динамики, а также изучить влияние состава, дисперсности исходных веществ и условий прессования на фазовый состав, электрофизические и физико-механические (такие как твёрдость, микротвёрдость, прочность при поперечном изгибе, модуль упругости) свойства получаемых композитов.
Результаты предварительных экспериментов позволяют предположить, что подобная нитридная керамика найдёт применение в качестве чувствительных элементов газовых сенсоров с высокими эксплуатационными характеристиками и в качестве инструментальной керамики.
Тема диссертационной работы Кириченко С.О. утверждена на заседании кафедры химии твердого тела 11 января 2013 г., протокол № 1.
2.Толстикова Дарья Владимировна (3 год обучения) 
Научный руководитель: д.х.н., проф. Смирнов В.М.
Тема диссертации: Синтез и исследование физико-химических свойств наночастиц сложных оксидов на основе алюмината иттрия и феррита висмута.
В последнее время особое внимание уделяется изучению наносистем, в том числе наночастиц, (< 100 нм) как с позиций структурного состояния наночастиц, так и с позиции их уникальных физических и химических свойств, не известных для массивных кристаллов. Следует отметить, что, наночастицы простых оксидов и процессы их превращений в объемные материалы изучены достаточно подробно. В то же время сведений об условиях воспроизводимого синтеза наночастиц сложных оксидов, их физико-химических свойствах и условиях их перевода в объемные материалы очень мало. В этой связи детальное изучение сложных химических соединений в нанокристаллическом состоянии может дать значительное продвижение в изучении взаимосвязи структурного состояния таких соединений и их физико-химических свойств, общих не только для выбранной системы, но и для всех нанокристаллических объектов в целом. Интересными соединениями в этом плане являются сложные оксиды на основе алюмината иттрия и феррита висмута.
Керамика на основе алюмината иттрия с ионами неодима является перспективным оптическим материалом для лазерной техники Феррит висмута – представитель класса мультиферроиков – веществ, представляющих собой материалы с уникальным сочетанием электрических и магнитных свойств.
В диссертационной работе Толстиковой Д.В. будут решаться следующие задачи:
- разработка методов воспроизводимого синтеза в жидкой фазе наночастиц (2–100 нм) сложных оксидов на примере алюмината иттрия и феррита висмута;
- исследование по влиянию условий синтеза на получение наночастиц сложных оксидов с узким распределением по размерам;
- исследование влияния условий синтеза на размер, фазовое состояние, оптические и магнитные свойства наночастиц сложных оксидов;
- исследование условий формования наночастиц сложных оксидов в массивное состояние с различной пористостью;
- исследование оптических и магнитных свойств сложных оксидов в массивном состоянии;
- выявление квантового размерного эффекта при сравнении свойств твердых веществ, полученных из наночастиц и из макрочастиц.
Тема диссертационной работы Толстиковой Д.В. утверждена на заседании кафедры химии твердого тела 11 января 2013 г., протокол № 1.
3. Меньшиков Иван (2 г.о.)
Научный руководитель:д.х.н., проф. Мурин И.В.
Аннотация к научной работе
«Компьютерное моделирование нанокомпозитных материалов на основе Нафиона и производных фуллерена»
Нафион – материал, находящий широкое применение в различных областях, в первую очередь в сфере получения и использования возобновляемой энергии. В рамках выполнения научной работы планируется применение методов молекулярной динамики к исследованию структур, которые образует Нафион в присутствии воды, а также процессов протонной подвижности в данных структурах. Кроме того, в структуру Нафиона будут вводиться различные допанты на основе фуллерена с целью изучения закономерностей изменения морфологии и протонной проводимости под влиянием наноуглеродных кластеров. Исследование подобных композиционных материалов можно рассматривать и в качестве фундаментальной задачи с целью выявления закономерностей влияния влажности, температуры, состава на ионный транспорт.
Тема диссертационной работы утверждена на заседании кафедры химии твердого тела 01 ноября 2013 г., протокол №15
4. Лобинский Артем (2 г.о.)
Научный руководитель:д.х.н., проф. Толстой В.П.
Аннотация к научной работе
"Программируемый послойный синтез мультислоев оксидов (гидроксидов) никеля кобальта и марганца и исследование их электрохимических свойств"
Среди методических приемов при синтезе наноструктурированных оксидов и гидроксидов металловважное место занимают методы послойного (layer-by-layer) синтеза. Эти методы основаны на проведении на поверхности подложки последовательных актов адсорбции низко-размерных прекурсоров с обязательным удалением не прореагировавшего их избытка, в результате чего на поверхности формируется нанослой синтезируемого вещества. Метод послойного синтеза открывает возможность регулировать с максимальной точностью толщину слоев числом циклов наслаивания и получать слои широкого круга веществ, которые находят все большее применение при синтезе композиционных материалов, изделий оптики, микроэлектроники и т. д.
Целью работы является создание новых способов послойного синтеза мультислоев оксидов (гидроксидов) никеля, кобальта и марганца и исследование их свойств в составе электрохимических устройств, в том числе суперконденсаторов, топливных ячеек, дисплеев с эффектом электрохромизма и т.д.
В результате исследования будут изучены закономерности протекания послойного синтеза мультислоев оксидов (гидроксидов) никеля, кобальта и марганца на поверхности широкого круга блочных и дисперсных подложек и определены оптимальные условия такого синтеза. На основе полученных результатов будут созданы опытные образцы электродов для суперконденсаторов, дисплеев с эффектом электрохромизма и топливных ячеек и изучены их электрохимические свойства.
Тема диссертационной работы утверждена на заседании кафедры химии твердого тела 01 ноября 2013 г., протокол №15
5. Назаров Денис (2 г.о.)
Научный руководитель: д.х.н., проф. Смирнов В.М.
Аннотация к научной работе
"Синтез, строение, электрофизические и магнитные свойства наночастиц и нанослоев диоксида олова, модифицированных ионами 3-dэлементов"
Повышенный интерес исследователей к наноструктурам различной мерности на основе диоксида олова вызван множеством перспективных областей их применения, таких как газовая сенсорика, преобразование солнечной энергии, катализ, оптоэлектроника, химические источники тока. В последние годы диоксид олова стал привлекать особое внимание ученых как перспективный материал для устройств спинтроники. Такое разнообразие сфер применения обусловлено наличием у SnO2 широкого спектра функциональных свойств (высокая проводимость, прозрачность в видимом диапазоне и отражательная способность в ИК диапазоне, высокая чувствительность к адсорбции газов, проявление высокотемпературного ферромагнетизма и т.д.).
Несмотря на большое количество экспериментальных работ по получению наноразмерного SnO2, изучение влияния различных факторов на функциональные свойства диоксида олова не было осуществлено в полной мере и до сих пор остается чрезвычайно перспективным как с научной, так и с практической точки зрения. В связи с этим, основной целью диссертационной работы Назарова Д.В. является изучение и установление взаимосвязи между мерностью, строением и химическим составом наноструктур на основе диоксида олова с одной стороны и функциональными свойствами с другой.
В задачи работы входит:
- Получение наночастиц диоксида олова с диаметром от 4 нм и разработка метода их модифицирования ионами Cr, V, Mn и Feна стадии соосаждения.
- Разработка методики синтеза модифицированных ионами Cr, V, Mn, Fe нанослоев диоксида олова толщиной от 4 нм., обладающих сложным строением и составом методом Молекулярного Наслаивания (МН).
- Определение мерности, размера, строения и химического состава полученных образцов комплексом современных методов: рентгенофазовым и рентгеноструктурным анализом, определением удельной поверхности методом БЭТ, методами сканирующей и просвечивающей электронной, а также атомно-силовой микроскопии, методами эллипсометрии и фотометрии.
- Исследование функциональных (магнитных, электрофизических и др.) свойств полученных нанообъектов различной мерности морфологии и химического состава.
- Проведение анализа влияния мерности нанообъектов, их размера, структуры, количества и распределения модифицирующих 3d-элементов на функциональные свойства.
Тема диссертационной работы утверждена на заседании кафедры химии твердого тела 01 ноября 2013 г., протокол №15
6. Кодинцев Илья (1 г.о.)
Научный руководитель: д.х.н., проф. Толстой В.П.
Аннотация к научной работе
"Послойный синтез и исследование мультислоёв Ag-MxOy∙nH2O (M – Ti4+, Sn4+, Fe3+, Mn3+,4+, Ce4+ и др.) и их нанокомпозитов с углеродными нанотрубками или графеном"
Одним из важных направлений развития препаративной химии твердых веществ и материалов является получение наноразмерных композитов с заданными физическими, химическими и структурными характеристиками, необходимыми для создания на их основе новых функциональных материалов. В настоящее время важной проблемой синтеза таких нанокомпозитов является задача синтеза мультислоёв оксидов широкого круга металлов с углеродными нанотрубками и графеном, и исследование их свойств. Создание методологии синтеза данных нанокомпозитов и экспериментальных методик синтеза позволит создать новые материалы с уникальным набором физико-химических свойств, в том числе новые высокоэффективные электроды для суперконденсаторов и литий-ионных источников тока, а также электрохимические сенсоры, фотокатализаторы, бактерицидные покрытия и т.д.
В данной работе поставлены актуальные задачи разработки новых подходов к послойному синтезу мультислоёв оксидов металлов с углеродными нанотрубками и графеном, определения состава, морфологии и кристалло-химической структуры полученных материалов и изучения ряда их практически важных свойств. В работе будут изучены закономерности влияния условий синтеза на структурно-химические особенности мультислоев оксидов металлов с углеродными нанотрубками или графеном и найдены условия синтеза функциональных материалов с уникальным набором физико-химических свойств.
Тема утверждена на заседании кафедры 24 октября 2014 г, протокол 91.08/12-04-14
7. Пономарева Александра (1 г.о.)
Научный руководитель: д.х.н., проф. Смирнов В.М.
Аннотация к научной работе
"Синтез, стабилизация и исследование магнитных и биомедицинских свойств наночастиц железа и магнетита для создания систем адресной доставки лекарств"
Одним из важных направлений химического синтеза новых твердых веществ и материалов является получение наночастиц с заданными физическими, химическими и структурными характеристиками, для создания на их основе новых функциональных материалов. В настоящее время важной проблемой в области синтеза наночастиц является задача синтеза магнитных наночастиц с регулируемыми магнитными свойствами для биомедицинского применения. Особый интерес представляют суперпарамагнитные наночастицы железа и окислов железа. Реализация в наночастицах малого размера стабильного суперпарамагнитного состояния, позволяет использовать материалы на их основе в качестве транспортных частиц для лекарственных препаратов, а также как материал для магнитно-резонансной томографии.
В данной работе поставлена актуальная задача разработки метода синтеза наночастиц магнетита и железа, защищенных слоем оксида кремния, определение строения полученного материала и изучение его магнитных и биомедицинских свойств. В работе будут изучены закономерности влияния размера наночастиц на магнитные и биомедицинские свойства композита. Будет разработана методика синтеза суперпарамагнитных наночастиц железа и магнетита в диапазоне 10-50 нм. Будут изучены условия синтеза, влияющие на стабилизацию и агрегативную устойчивость наночастиц в биологических средах, и разработан метод синтеза магнитных наночастиц заданного размера с высокой степенью монодисперсности магнитных наночастиц. Будет разработан способ синтеза магнитных наночастиц, пригодных для взаимодействия с биологическими лигандами для новых диагностических систем
Тема утверждена на заседании кафедры 24 октября 2014 г, протокол 91.08/12-04-14