РОЗВИТОК ХІМІЧНИХ ЗНАНЬ ПРО РЕЧОВИНИ ТА ПРОЦЕСИ

Розроблено методи синтезу нових функціональних полікристалічних неорганічних і органо-неорганічних матеріалів з канальною структурою для систем одержання, акумуляції та зберігання енергії. До кола цих матеріалів входять: плівкові галогенвмісні органо-неорганічні перовськити; складні оксиди перехідних металів, які характеризуються колосальною діелектричною проникністю; композити оксидів з високою літієвою провідністю; магнітні і немагнітні діелектрики, використання яких в медицині і в системах сучасного зв'язку дозволяє зменшити рівень споживання енергії (акад. НАН України А.Г. Білоус, С.О. Солопан, О.І. В’юнов, Л.Л. Коваленко, О.З. Янчевський).

Отримано нові моно- та біядерні змішанолігандні металохелати на основі борнілацетоацетату складу ML₂Py₂ (M - Co, Ni, Py - піридин) і [M₂L₄(C₂H₅OH)₃] (M – Co(II), Zn(II)), які за даними РСА мають викривлено-октаедричну будову координаційних поліедрів. Особливістю структурної будови комплексів з борнілацетоацетатом є зникнення елементів симетрії у молекул, що може бути пов’язано з особливостями упаковки у кристалічній гратці жорстких, об’ємних залишків хірального спирту (акад. НАН України В.І. Пехньо, Л.І. Коваль, О.О. Штоквиш).

Вперше показана можливість електрохімічного вилучення чистого (99,9 мас.%) дрібнокристалічного (2÷10 мкм) вольфраму із ступенем вилучення ≥ 73 % із вольфрамату кальцію. Необхідною умовою даного процесу є забезпечення умов сумісного розряду катіонів розплавленої суміші хлоридів натрію і кальцію на галієвому катоді. Оскільки у покладах природної сировини вольфрам представлено в основному мінералом шеєлітом (CaWO₄), розроблений метод є альтернативою відомому комерційному процесу, за яким вольфрам одержують відновленням триоксиду вольфраму воднем (чл.-кор. НАН України А.О. Омельчук, О.В. Медвежинська).

НАНОХІМІЯ

Створено нанокомпозити функціоналізованих азотом і сполуками Rh, Fe, Cu вуглецевих квантових точок (ВКТ) на поверхні оксидів Al, Zr, Si; встановлено їх каталітичну активність у реакції конверсії СО в СО₂. Найбільш активним і низькотемпературним каталізатором визначено Rh(0,01 %)-ВКТ(14,5 %)/ZrO₂. Доведено, що нанокомпозити, одержані при введенні у графени мікроелементів (сполук Fe, Cu, Mo, B тощо), є ефективними біостимуляторами вегетації для багатьох сільськогосподарських культур (чл.-кор. НАН України В.М. Огенко, Л.Б. Харькова, О.Г. Янко).

Синтезовано новий нанокомпозит частково розкритих вуглецевих нанотрубок і графітоподібного нітриду вуглецю g-C₃N₄, доведена його ефективність, як безметального каталізатора для кисневого електроду паливного елемента та фотоелектроду сонячних комірок для отримання водню Показано, що композит є фоточутливим у області видимого світла (ηυ2,5 еВ) і має такі ж електрокаталітичні властивості в реакції відновлення кисню, як і матеріали, що містять платину (чл.-кор. НАН України Г.Я. Колбасов, М.О. Данилов, І.А. Русецький).

Одержано оптичні рідкокристалічні наносистеми каприлату кадмію з наночастинками Ag і Au. Методом Z-сканування показано, що у композитах з металічними наночастинками типу ядро/оболонка з ядром із бінарного сплаву і Ag-оболонкою спостерігається ефект самофокусування в широкому діапазоні вхідної інтенсивності випромінювання, якому сприяє висока електронна провідність внутрішньозонних переходів і квантово-розмірні ефекти, обумовлені малою товщиною оболонки частинок (Т.А. Мирна, Г.Г. Яремчук).

ХІМІЧНА ЕКОЛОГІЯ

Розроблено спосіб модифікування полімерних трубчастих мікрофільтра¬ційних мембран шляхом заповнення пор композитом фторопласту з гідрофосфатом цирконію, що призводить до зміни функції мембран із мікро- в ультрафільтраційну й суттєво підвищує їх селективність, зокрема в адсорбції колоїдних частинок, вірусів, гуматів, білків тощо. Для надання плоским полімерним мікрофільтраційним мембранам стійкості до забруднень органічними речовинами й біообростання запропоновано введення до активного шару мембран композиту 0 D часток вуглецю з гідратованим ZrO₂ (Ю.С. Дзязько, Л.М. Рождественська, О.В. Пальчик, Є.О. Коломієць, К.О. Куделко, О.С. Руденко).

Розроблено метод гідротермального синтезу композиту Co₃O₄ і ZrO₂, який має каталітичну активність (К= 6,2·10^–2 с^–1) у розкладі пероксиду водню на 1-2 порядки вищу порівняно з відомими каталізаторами (оксигенвмісні сполуки заліза, кобальту, мангану, міді) і легко регенерується. На відміну від відомих методів синтезу, новий процес не потребує додаткових операцій термообробки, забезпечує утворення стехіометричного складного оксиду Co₃O₄. Одержаний композит можна використовувати в системах водопідготовки, очищення стічних вод підприємств паперової промисловості, отримання атомарного кисню, окиснення ракетного палива (чл.-кор. НАН України А.О. Омельчук, О.П. Іваненко).

БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ І МАТЕРІАЛИ

З’ясовано особливості впливу йодидних n,π-хелатних комплексів Pt(II) з морфолін- і диетил-заміщеними тіосечовинами на їх взаємодію з ДНК, а саме, на активність ферментів гепатобіліарної системи. Вперше встановлено значно більшу активність цих комплексів, як модуляторів метаболізму в клітинах гепацитарного походження HepG2, порівняно з цисплатином. Відзначено зниження онкогенності клітин гепацитарного походження, що полягає в активації мітохондріального дихання, зменшенні спожитої глюкози та активності ЛДГ (акад. НАН України В.І. Пехньо, С.І. Орисик, П.В. Боровик).

Синтезовано й охарактеризовано спектрально-люмінесцентні властивості клатрохелатів Fe(ІІ) і позаплощинно координованих фталоціанінів Zr і Hf, а також флуорофорів у їх складі у біологічних розчинах в присутності глобулярних білків, встановлено їх інгібуючу активність (акад. НАН України В.І. Пехньо, Н.В. Чорненька, С.В. Черній, І.М. Денисенко, Р.О. Селін)

Вперше синтезовано комплекси фталоціанінів Zr і Hf з допаміновим позаплощинним лігандом, встановлено їх будову, високу стабільність у водних буферних розчинах, придатність до створення довгохвильових міток для біологічних об’єктів (В.Я. Черній, І.М. Третякова, Я.М. Довбій).

НОВІ ВИСОКОЕФЕКТИВНІ ХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА МАТЕРІАЛИ

Встановлено, що додавання нітриду бору гексагональної модифікації (h-BN) при механохімічній активації дрібнодисперсних порошків алюмінію евтектичним сплавом Ga-In-Sn сприяє збільшенню швидкості гідролізу алюмінію. Синтезовані композити активно взаємодіють з водою вже при 5°С і швидкість виділення водню з води при використанні добавки h-BN зростає майже у п’ять разів. Це відкриває перспективи створення генераторів водню гідролізного типу, які працюють в широкому інтервалі температур і забезпечують живлення воднево-кисневих паливних комірок (Ю.К. Пірський, Ф.Д. Манілевич, А.В. Куций).

Синтезовано нові похідні куркуміну: диметил- і бісдиметоксикуркумін, одержано і досліджено властивості комплексів цих сполук з металами (Nd, Er, Yb, Eu, Zn, Ag). Встановлено, що куркумінатні комплекси цинку проявляють антибактеріальну, імунозміцнювальну, противірусну активність, це свідчить про доцільність застосування ZnСur₂, як біодобавки широкого спектру дії. Розроблено технологічну схему виробництва біологічно активної добавки відповідно до технічних вимог і вихідних реагентів (О.К. Трунова, О.С. Бережницька, Н.Б. Іваха).

Досліджено корозійну поведінку сплавів CoRe і CoWRe; за даними імпедансної спектроскопії й EDX-аналізу встановлено закономірності корозійного процесу залежно від заповнення поверхні покриття оксидною фазою, яка блокує подальше розчинення металів і складається переважно з оксиду кобальту; в процесі тривалого виділення водню на сплавах спостерігається значне наводнювання і розтріскування покриттів. Встановлено основні кінетичні параметри електродного процесу осадження срібла з ренієм залежно від температурного чинника (В.С. Кублановський, О.Л. Берсірова, Ю.С. Японцева, Т.В. Мальцева).

Методом спектроскопії електрохімічного імпедансу здійснено оцінку розподілу зарядів на поверхні вуглецевих наноматеріалів, встановлено кореляції електростатичної ємності і активного опору з морфологією поверхні. Одержані дані вказують на доцільність використання графенвмісних матеріалів у розробках високоємнісних джерел струму та пристроїв збереження енергії для підтримки робочого стану малих літальних апаратів (дронів) і робототехніки (К.Д. Першина).