РОЗВИТОК ХІМІЧНИХ ЗНАНЬ ПРО РЕЧОВИНИ ТА ПРОЦЕСИ

З’ясовано ключові закономірності суттєвого покращення стабільності характеристик катодних матеріалів літій-іонних акумуляторів впродовж тривалого заряд/розрядного циклування шляхом модифікування поверхні комерційних матеріалів типу NMC захисним шаром із наночастинок Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃ зі структурою NASICON. Також розроблено тверді поруваті композитні електроліти для підвищення рівня безпеки літій-іонних акумуляторів (акад. НАН України А.Г. Білоус, І.В. Лісовський, С.О. Солопан).

Синтезовано нові поліядерні комплекси (NiL₂)₄(NiLH₂O)₂(OH)₂ на основі етил-, гексил-, ізопропілацетоацетату; встановлено особливості їх молекулярної та кристалічної будови, зокрема, доведено, що зв’язок між ядрами стабілізується внутрішньомолекулярними водневими зв’язками; оцінено перспективи використання цих сполук, як парамагнетиків, у хімічному дизайні різноманітних функціональних матеріалів (акад. НАН України В.І. Пехньо, Л.І. Коваль)

Розроблено нове концептуальне рішення електрохімічного відновлення оксигенвмісних сполук вольфраму у твердій фазі, в якому, на відміну від відомих електрохімічних методів, масообмін між електродами реалізують через тонкий шар (5ꞏ10_–4 м) розплавленої електролітної суміші хлоридів натрію, що міститься в порах кремнеземної тканини. Це дозволяє суттєво зменшити питомі витрати реагентів і електроенергії на вилучення вольфраму (чл.-кор. НАН України А.О. Омельчук, О.В. Медвежинська).

НАНОХІМІЯ

Електрохімічним методом синтезовано модифіковані наночастинками Pt газохромні плівки CuWO4, які за характеристиками поглинання видимого світла є перспективним сенсорним матеріалом для візуального і апаратного контролю наявності у повітрі водню в межах 1 ÷ 25 об.%. Сформована фоточутлива гетероструктура з нанотрубок NT-TiO2 і частково розкритих багатошарових вуглецевих нанотрубок, в якій генерується велика кількість носіїв заряду при освітленні, покращується розділ фотогенерованих носіїв у приповерхневому шарі нанотрубок, що зменшує вплив рекомбінаційних процесів на ефективність отримання «сонячного» водню (чл.-кор. НАН України Г.Я. Колбасов, С.С. Фоманюк, І.А. Русецький, В.О. Смілик).

Встановлено вплив носіїв (Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂) на кислотні й каталітичні характеристики нанокомпозитів вуглецевих точок (ВТ) з сполуками родію у процесі перетворення гліцерину в акролеїн і ацетальдегід; це проявляється у регулюванні концентрації кислотних центрів на поверхні композитів. Вихід ацетальдегіду в реакції перетворення гліцерину зростає у послідовності: Rh-ВТ-SiO₂ < Rh-ВТ-Al₂O₃ < Rh-ВТ-ZrO₂, що корелює із збільшенням поверхневої концентрації кислотних центрів (чл.-кор. НАН України В.М. Огенко, Л.Б. Харькова, О.Г. Янко).

Одержано оптичні рідкокристалічні наносистеми каприлату кадмію з частинками вуглецю (10 нм), Au (17 нм) і їх суміші. Показано, що синтезовані нанокомпозити мають швидкий нелінійно-оптичний відгук і високі значення нелінійно-оптичних характеристик. Для систем з сумішшю С+Au коефіцієнт нелінійного поглинання ˃ 0, а для композитів з одним типом нановключень ˂ 0, що свідчить про значну взаємодію між наночастинками золота і вуглецю (Т.А. Мирна, Г.Г. Яремчук).

ХІМІЧНА ЕКОЛОГІЯ

Запропоновано інноваційний екологічно безпечний метод конверсії СО₂ в сполуки унікальної структури й морфології електрохімічним відновленням у розплавлених електролітах. Це науково-технічне рішення дозволяє не лише утилізувати СО₂, але й відкриває перспективи створення нових матеріалів для забезпечення потреб різних галузей сучасної науки і техніки (енергетика, хімічна промисловість, захист довкілля) (чл.-кор. НАН України А.О. Омельчук, І.А. Новоселова, С.В. Кулешов).

Для створення літій-селективних мембран синтезовано композити ТіО₂ з літій-титановою шпінеллю (Li₄Ti₅O₁₂), встановлено їх склад, що забезпечує оптимальне співвідношення сорбційних властивостей (вилучення Li⁺ = 85%) і механічної міцності композиту. Розроблено спосіб модифікування мембран цим сорбентом, визначено кількість модифікатору (4%) необхідну для забезпечення селективності мембран до вилучення Li⁺ з розчину, який містить переважно іони Na⁺, K⁺, Ca2⁺, Mg2⁺, тобто концен-трованих розсолів зворотно-осмотичного знесолення води (Ю.С. Дзязько, Л.М. Рождественська, О.В. Пальчик).

БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ І МАТЕРІАЛИ

Синтезовано ряд нових n,π-хелатних комплексів Pd(II) і Pt(II) з алкіл-заміщеними карботіоамідами, досліджено їх вплив на клітини гепатокарциноми печінки й активність ферментів гепатобіліарної системи; встановлено, що вони значно ефективніші за цисплатин і діють за іншим механізмом, який зводиться до інтеркалювання ДНК, зниження онкогенності клітин за рахунок активації їх мітохондріального дихання, підвищення активності гепатоферментів, зниження спожитої глюкози. Це свідчить про перспективи подальших доклінічних випробувань отриманих сполук (акад. НАН України В.І. Пехньо, С.І. Орисик).

Синтезовано позаплощинно координовані комплекси фталоціанінів цирконію і гафнію з аліфатичними кислотами, з’ясовано їх інгібуючу активність в реакціях фібрилоутворення білків, зокрема, пригнічення росту амілоїдних фібрил β-лактоглобуліну, інсуліну, лізоциму. Одержано серію біциклічних і макробіциклічних комплексів Fe (ІІ), модифікованих етинільними й карбоксильними лінкерними групами; на їх основі синтезовано біциклічні циклопентадієнільні й макробіциклічні диоксиматні сполуки, проаналізовано їх флуоресцентні властивості та накопичення in vivo (В.Я. Черній, І.М. Третякова).

НОВІ ВИСОКОЕФЕКТИВНІ ХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ ТА МАТЕРІАЛИ

Розроблено низку композитів ряду нанопористих вуглецевих матеріалів й MnO₂ для електродів електрохімічних несиметричних суперконденсаторів, визначено оптимальний вміст дисперсного карбону, що забезпечує максимальні значення ємності та найменшу енергію активації несиметричних суперконденсаторів (акад. НАН України А.Г. Білоус, П.І. Колковський).

Оптимізовано технологію і розроблено конструкторську документацію на виготовлення автоклаву для гідротермального розкладу цирконового концентрату (Малишевське родовище, Вольнегорський ГМК) в середовищі концентрованих розчинів гідроксидів лужних металів у присутності фториду кальцію. Залежно від умов розкладу новий метод дозволяє отримувати стабілізований діоксид цирконію різних модифікацій: окремо моноклінну, тетрагональну, або їх суміш (чл.-кор. НАН України А.О. Омельчук, О.П. Іваненко, І.М. Скриптун, Т.В. Павленко).

Розроблено новий блочний композиційний каталізатор (Со_xВ на моди¬фікованому Аl₂О₃ кордієриті) для розкладу борогідриду натрію у портативних генераторах водню для живлення воднево-повітряних паливних комірок воднем, який на відміну від відомих не містить у своєму складі металів платинової групи, але забезпечує співставну з ними каталітичну активність і швидкість генерування водню (Ю.К. Пірський, Ф.Д. Манілевич, А.В. Куций).

На основі куркуміну й аланіну синтезовано основу Шиффа та комплекси Сu (ІІ), Zn (ІІ); встановлено, що дисперсність і морфологія сполук залежать від електронної будови центрального іона; визначено антимікробні властивості цих сполук. Синтезовано нові моно- та змішанолігандні куркумінати неодиму й ітербію, як прекурсори матеріалів для ІЧ-випромінювачів; показано, що гетерометалічне комплексоутворення знижує емісію іонів лантанідів (О.К. Трунова, О.С. Бережницька, О.О. Роговцов, А.Е. Горбенко).

Вперше розраховано енергію реорганізації системи при електрокаталітичному виділенні водню на сплавах Fe₅₄Mo, Ni₅₄Mo, Co₅₂Mo в розчині NaOH залежно від температури. Розроблено склад сульфаматно-цитратних електролітів для осадження сплавів NiW, NiRe, NiWRe; з’ясовано особливості формування і кристалографічної структури сплавів. Визначено кінетичні закономірності впливу магнітного поля на електроосадження Ni й сплаву NiW залежно від орієнтації феромагнітного електрода і величини магнітної індукції (В.С. Кублановський, Ю.С. Японцева, В.М. Нікітенко).