Целью данной работы являлось установление кинетических закономерностей процесса анодного окисления аниона метионина на платинированном платиновом электроде. Экспериментальные данные получены с использованием методов циклической вольтамперометрии, кулонометрии, электрохимической импедансной спектроскопии и спектрофотометрии. Процесс электроокисления аниона метионина проводили на платинированном платиновом электроде в аэрированном и деаэрированном водном растворе при комнатной температуре. Результаты вольтамперометрических измерений корректировали на предельный ток восстановления кислорода и ток заряжения двойного электрического слоя. Установлена область потенциалов электрохимической активности аниона метионина на Р1:(Р1:)-электроде, количество электронов, участвующих в анодном процессе, предложена его кинетическая схема. Основной продукт электроокисления метионина в щелочной среде на Pt(Pt) - анион метионинсульфоксида. Показано, что электроокисление аниона метионина на Pt(Pt) осуществляется из адсорбированного состояния и является необратимым.
Конденсированные среды и межфазные границы
2021. — Выпуск 4
Содержание:
Обсуждается гипотеза о возникновении нетеплового излучения сред при фазовом переходе I-го рода при конденсации пара или кристаллизации расплава (PeTa эффект), высказанная В. А. Татарченко и М. Е. Перельманом. Общепринятая точка зрения заключается в том, что скрытая теплота фазового превращения может выделяться только в виде теплоты. В своих рассуждениях авторы гипотезы при доказательстве существования эффекта возникновения нетеплового излучения и рассмотрении подтверждающих его фактов не учитывали особенностей начального и конечного состояний среды (то есть их энтропию). Для уточнения физики процесса кристаллизации жидкости и возможности появления нетеплового излучения нами рассмотрены особенности случая кристаллизации воды и образования льда. На этот процесс ссылаются авторы гипотезы для ее доказательства. Показано, что в условиях разнообразных экспериментов необходимо рассматривать как состояние (структуру) исходных образцов воды, так и образовавшегося льда, который может состоять из различных кристаллических модификаций с хаотической укладкой. Эти особенности начальных и конечных состояний, то есть знание энтропии образцов воды и льда в условиях реальных экспериментов и для наблюдаемых природных явлений, усложняют оценки характеристик возможного излучения. Энтропия начального и конечного состояний определяются процедурой приготовления системы и особенностями динамики фазового перехода. Ее значения зависят от макроскопических параметров, а также от микроструктуры сред, определение которых в каждом конкретном случае является весьма сложной задачей. Кроме того, во многих случаях приходится иметь дело с метастабильными средами, для которых необходим учет влияния флуктуаций на протекание процесса фазового перехода и не применимы представления равновесной термодинамики. Однако именно для таких сред возможно возникновение нетепловых излучений в соответствии с законами самоорганизации в нелинейных слабо неравновесных объектах. В эксперименте с замораживанием концентрированного спирта с целью получения глубоко переохлажденной воды в настоящей работе показан способ приготовления низкоэнтропийной среды с последующим ее фазовым превращением в лед. Представляется, что для нахождения характеристик PeTa излучения требуется учет энтропийных ограничений в каждом конкретном случае, что позволит оценить спектр возможных нетепловых излучений и их характеристики.
Ключевые слова
В работе анализируются эксперименты по кинетике внутреннего электрохромного эффекта в тонких (микронных) пленках ксерогеля гидратированного пентаоксида ванадия с точечными контактами. Представлена цилиндрическая модель электрохромного окрашивания, на основе которой оценивается концентрация центров окраски в исходной пленке и при ее дополнительном гидрировании методом плазменно-иммерсионной ионной имплантации. Сравнение рассчитанных концентраций центров окраски с равновесной концентрацией протонов ксерогеля указывает, что подвижность протонов, мигрирующих из глубины пленки в прикатодную область и участвующих в электрохимической реакции, не является определяющим фактором кинетики электрохромизма. Одним из способов увеличения скорости электрохромного окрашивания может стать создание слоистых пленочных структур на основе гидратированного пентаоксида ванадия с повышенной общей электронной проводимостью и, как следствие, с низким фарадеевским сопротивлением электрохромной катодной реакции.
Ключевые слова
Целями настоящей работы являются: (а) - поиск метода исследования системы In - Se с учетом описанных в тексте проблем и затруднений, (б) - выбор способа инструментальной реализации этого метода и (в) - получение экспериментальных доказательств перспективности выбранного метода, а также способа его реализации. Выбор системы In - Se связан высокой материаловедческой перспективностью селенидов индия - слоистых структур и полупроводниковых фаз со стехиометрическими вакансиями; а также с использованием бинарных прекурсоров в синтезе гетероструктур на основе CIS-соединений. Исследована возможность применения метода вспомогательного компонента с использованием равновесия с участием пара хлоридов индия, вводимого в контакт с конденсированными фазами системы In - Se. Равновесие изучали при помощи высокотемпературной спектрофотометрии паровой фазы. Эксперимент был проведен в два этапа. На первом из них определяли абсорбционные характеристики пара InCl3. На втором - исследовали гетерогенное равновесие ненасыщенного пара хлоридов индия с некоторыми фазами системы In - Se. В ходе работы были определены коэффициенты молярной экстинкции пара InCl3 и построены температурные зависимости величины KP#. Выявлено, что фазовый состав сплавов сильно влияет на положение соответствующих линий на KP#-T-диаграмме, что доказывает возможность использования предложенного метода вспомогательного компонента в его конкретном инструментальном (спектрофотометрическом) воплощении для изучения системы In - Se. Также показаны дополнительные возможности данного метода для построения Г-х-диаграмм бинарных систем в таких высокотемпературных областях, в которых бинарная твердая фаза находится в равновесии с расплавов. Этот вариант использования метода связан с растворимостью пара вспомогательного компонента (хлора в форме хлоридов индия) в расплавах бинарных фаз (селенидов индия).
Ключевые слова
Постоянное увеличение мощностей лазерных установок и рост потенциальных областей применения лазеров делает актуальной проблему защиты чувствительных элементов электрооптических систем и органов зрения от высокоинтенсивного излучения. Современные системы способны генерировать лазерное излучение в широком диапазоне длин волн, длительностей и частот повторения импульсов. Для качественной защиты требуется использование универсального ограничителя, способного ослаблять лазерное излучения, не вызывать цветового искажения и иметь высокое значение пропускания при воздействии маломощным излучением. Для этого могут использоваться дисперсные среды на основе углеродных нанотрубок, обладающими уникальными физикохимическими свойствами. Такие среды имеют постоянные значения коэффициента поглощения и показателя преломления при воздействии низкоинтенсивным лазерным излучением и изменяют свои свойства только при достижении порогового значения. Целью работы было исследование нелинейно-оптических свойств водной дисперсии одностенных углеродных нанотрубок при воздействии нано- и фемтосекудным излучением. Для характеризации исследуемой среды использовались методы Z-сканирования и эксперимента с фиксированным положением образца. Расчет оптических параметров выполнен с использованием пороговой модели, основанной на уравнении переноса излучения. Показано, что водная дисперсия одностенных углеродных нанотрубок способна ограничивать излучение с длинами волн из видимого и ближнего ИК диапазонов: нано- (532, 1064 нм) и фемтосекундное (810 нм). Предложено описание нелинейно-оптических эффектов при воздействии на среды излучением с наносекундной длительностью за счет обратного насыщаемого поглощения и двухфотонного поглощения, а при воздействии фемтосекундного излучения -пространственная фазовая самомодуляция. Рассчитанные оптические параметры могут использоваться для описания поведения дисперсий углеродных нанотрубок при воздействии излучения с разной интенсивностью. Продемонстрированные эффекты позволяют сделать вывод о перспективности использования исследованных сред в качестве ограничителей высокоинтенсивного лазерного излучения в оптических системах для защиты светочувствительных элементов.
Ключевые слова
Целью настоящей работы является исследование характеристик электродиализа раствора сульфата натрия с экспериментальными биполярными мембранами на основе анионообменной мембраны МА-41 и жидкого сульфокатионообменника, модифицированного бентонитовыми глинами. Осуществлена конверсия сульфата натрия в процессе электродиализа с биполярными мембранами, полученными путем нанесения на анионообменную мембрану МА-41 жидкого сульфокатионообменника, содержащего частицы бентонитовой глины. Для повышения производительности мембран по водородным и гидроксильным ионам проведены органомодификации бентонита алкилдиметилбензиламмония хлоридом и стеариновой кислотой при различных концентрациях. Биполярная мембрана с добавлением бентонита, модифицированного алкилдиметилбензиламмония хлоридом (2 % масс.), показала более высокую производительность по Н+-ионам. Биполярная мембрана, в катионообменный слой которой добавлен бентонит, модифицированный стеариновой кислотой (3 % масс.), наиболее эффективна для получения потока OH--ионов. Показано, что при совместном использовании алкилдиметилбензиламмония хлорида (2 % масс.) и стеариновой кислоты (3 % масс.) для модификации бентонита, можно добиться повышения производительности биполярной мембраны при конверсии сульфата натрия, как по кислоте, так и по щелочи.
Ключевые слова
К настоящему времени всесторонне изучены процессы туннельной ионизации примесей вблизи границы раздела двух различных полупроводников. Определены важнейшие параметры контактных электронных состояний примеси. Однако расчетные выражения для этих параметров носят локальный характер, применительно к индивидуальной примеси. Между тем, как нетрудно понять, ряд процессов, таких как поток и диффузия носителей заряда через гетеропереход, носят ярко выраженный статистический характер. Это же относится и к процессам туннельной ионизации мелких и/или глубоких примесей вблизи границы раздела. Статистический подход к расчету параметров туннельной ионизации примесей открывает новые перспективы для получения фундаментальной информации о поверхностных электронных состояниях. Целью данной работы являлось исследование в рамках статистического подхода влияния гетерограницы на энергетический спектр мелких и глубоких центров. С этой целью на основе разложения отраженной квазиклассической волновой функции по полной системе сферических гармоник и последующего выделения амплитуды нулевой гармоники (s-компоненты) получена оценка для минимального расстояния от примеси до гетеробарьера и проведено уточнение пределов применимости результатов, полученных в других работах. Анализируются условия выполнения квазиклассического приближения, исходя из которых оценивается порядок величины минимальной высоты потенциального барьера (ямы). В работе (с учетом оценки для минимального расстояния) получены усредненные формулы для энергетического сдвига основного уровня и времени жизни квазистационарного состояния в зависимости от расстояния до гетеробарьера. Приведены некоторые качественно новые соображения. Распределение примесных центров вблизи гетеробарьера предполагается равномерным. Обсуждается роль электронных переходов для реализации эффекта буферного поля как в случае мелких, так и глубоких центров. Центральное место уделяется оценкам различных физических параметров, характеризующих электронные переходы вблизи гетеробарьера.
Ключевые слова
Германиды - интересный класс двухкомпонентных систем, состоящих из металлов и германия. По строению они близки к силицидам металлов, но в то же время имеют ряд характерных свойств. Целью работы являлось установление основных закономерностей кинетики анодного электрохимического поведения германида марганца состава Mn5Ge3 в водном растворе Na2SO4. Электрохимическое поведение германида марганца, полученного методом Чохральского, исследовано методами поляризационных кривых и спектроскопии электрохимического импеданса, а также дополнено данными микроскопических измерений. Аналогичным исследованиям подвергнуты и простые вещества, являющиеся его компонентами: марганец и германий. Установлено, что потенциалоопределяющим компонентом при анодном окислении образца является германий. Процесс пассивации, связанный с образованием на поверхности оксидных плёнок, сопровождается осцилляциями тока, которые появляются вследствие плохой адгезии образующегося оксидного слоя к поверхности, его дефектностью и несплошностью. Частично установлен состав оксидного слоя, образующегося в результате поляризации. Установлена зависимость анодного поведения образца от концентрации сульфат ионов: в разбавленных растворах пассивация наступает при более положительных потенциалах, чем в концентрированных. Данный эффект может быть объяснён различным механизмом анодного окисления поверхности в растворах разных концентраций.
Ключевые слова
В настоящей работе предложен новый подход к оценке процессов комплексообразования в водных растворах на примере взаимодействия хлорида свинца с тиокарбамидом. Целью настоящей работы являлось изучение процессов комплексообразования в водных растворах «PbCl2 -N2H4CS» и определение областей доминирования тиокарбамадных координационных соединений, являющимися прекурсорами при осаждении пленок сульфида свинца. На основании построенных в трехмерном пространстве диаграмм и сечений линий равных долей найдены области доминирования всех комплексных форм, существующих в рассматриваемом растворе. Такое графическое изображение наиболее информативно, так как позволяет выбрать концентрационные интервалы преобладания определенных координационных соединений, особенно тиокарбамидных комплексов, являющихся прекурсорами при осаждении пленок сульфида свинца. Было показано, что увеличение концентрации N2H4CS приводит к возрастанию суммарной доли тиокарбамидных комплексов: для двукратного избытка N2H4CS её доля составляет 0.25, для трехкратного -0.35, для четырехкратного - 0.5, для пятикратного - 0.7.
Ключевые слова
Пористые нанокомпозиты на основе PrFeO3-TiO2 были синтезированы методом глицин-нитратного горения с различным массовым содержанием TiO2 (0-7.5 %) и последующей термообработкой на воздухе. Результаты рентгенофазового анализа и Рамановской спектроскопии показали наличие TiO2 в виде ультрадисперсной фазы структурно близкой к анатазу. Морфология, удельная поверхность и пористая структура полученных порошков была охарактеризована методом сканирующей электронной микроскопии и адсорбционно-структурного анализа, по результатам которых установлено, что образцы имеют пенообразную мезопористую структуру. Площадь удельной поверхности и средний размер пор находятся в диапазоне 7.6-17.8 м2/г и 7.2-15.2 нм соответственно и меняются в зависимости от содержания TiO2 Оптические свойства нанокомпозитов были исследованы методом УФ-видимой спектроскопии диффузного отражения, по результатам которой определена энергия запрещенной зоны, находящаяся в диапазоне значений 2.11-2.26 эВ. Фотокаталитическая активность нанокомпозитов PrFeO3-TiO2 была исследована в процессе фотофентоноподобной деградации метилового фиолетового под действием видимого света. Было показано, что максимальная константа скорости реакции составляет 0.095 мин1, что в десятки раз выше, чем для известных аналогов на основе ортоферритов. Полученные фотокатализаторы также характеризуются высокой циклической стабильностью работы. На основании проведенных исследований полученные пористые нанокомпозиты PrFeO3-TiO2 могут рассматриваться в качестве перспективной основы фотокатализаторов для продвинутых окислительных процессов очистки водных сред от органических загрязнителей.
Ключевые слова
Цель статьи - выявление роли толщины слоя свинцово-палладиевого сплава, напыленного на медно-палладиевую мембрану, в процессах катодной инжекции и анодной экстракции атомарного водорода. Объектами исследования служили медно-палладиевые пленочные электроды толщиной ~ 4 мкм, полученные методом магнетронного распыления мишени состава 56 ат. % Cu и 44 ат. % Pd. Исследования выполнены методами циклической вольтамперометрии и двухступенчатой катодно-анодной хроноамперометрии в дэаэрированном водном растворе 0.1 М H2SO4. Расчет параметров водородопроницаемости проведен с привлечением метода математического моделирования для образцов конечной толщины. Методами катодной инжекции и анодной экстракция атомарного водорода исследовано влияние модификации поверхности мембранной фольги твердого раствора системы Pd-Cu на диффузионные и кинетические параметры водородопроницаемости. Установлено, что даже небольшая добавка Pd-Pb (пленка толщиной 2 нм) приводит к снижению концентрации атомарного водорода и коэффициента диффузии в фольге. По мере увеличения толщины покрытия наблюдается рост диффузионных параметров процессов инжекции и экстракции водорода, однако водородопроницаемость не достигает уровня немодифицированного сплава. Основной кинетический параметр - константа скорости экстракции водорода - изменяется нелинейно с увеличением толщины покрытия.
Ключевые слова
Целью настоящей работы является синтез графт-сополимеров хитозана с А-винилимидазолом различного состава и исследование свойств их водных растворов. Графт-сополимеры хитозана и А-винилимидазола получены растворной полимеризацией в присутствии окислительно-восстановительного инициатора церий-аммоний нитрата. Синтезированные графт-сополимеры охарактеризованы ИК-спектроскопией для определения их составов, а привитые боковые цепи поли-А-винилимидазола - гель-проникающей хроматографией для определения их молекулярных масс и индекса полидисперсности. Установлено, что полученные продукты характеризуются высокими значениями выходов, эффективности прививки и низкими значениями индекса полидисперсности. Найдено, что при содержании звеньев N-винилимидазола выше 57 % масс. синтезированные графт-сополимеры являются водорастворимыми. Водные растворы полученных сополимеров охарактеризованы с помощью методов динамического светорассеяния, просвечивающей электронной микроскопии и лазерного допплеровского микроэлектрофореза. Исследование показало, что макромолекулы графт-сополимеров в водных растворах обладают стимулочувствительными свойства по отношению к реакции среды, а при концентрации выше 10-2 % масс характеризуются склонностью к самоассоциации, образуя агрегаты типа ядро-корона, геометрия которых в зависимости от молекулярных масс привитых цепей. Ассоциаты макромолекул в растворах характеризуются положительными значениями электрокинетического потенциала, значение которого также зависит от реакции среды. Таким образом, установлено, что инициатор церий-аммоний нитрат позволяет получать с высокими выходами графт-сополимеры хитозана и N-винилимидазола, проявляющие стимулочувствительные свойства в водных растворах и склонные к самоассоциации при концентрации выше 10-2 % масс.
Ключевые слова
Целью работы являлся синтез нанокомпозита ZnO/древесина березы повислой (Bitula pendula) и оценка его физикомеханических свойств в сравнении с немодифицированным природным полимером. Золь-гель методом синтезированы не содержащие примесей наночастицы оксида цинка, близкой к сферической формы, с преобладающим размером частиц порядка 20 нм. Импрегнирование аморфного гидратированного Zn(OH)2 на стадии образования геля в древесный материал обеспечивает протекание реакции разложения гидроксида цинка с образованием наночастиц ZnO в древесине как нанореакторе. Нанокомпозит ZnO/древесина демонстрирует существенное улучшение гидрофобных свойств поверхности (увеличение краевого угла смачивания в 2 раза), понижение влаго- и водостойкость (2-5 раз и 30 % соответственно), а также разбухания в радиальном (8-10 раз) и тангенциальном (10-2.6 раз) направлениях в сравнении с натуральной древесиной.
Ключевые слова
Биоактивное стекло (биостекло) обычно синтезируется стандартным золь-гель методом, состоящим из двух основных этапов формирования золя и геля. Однако на превращение золя в гель уходит много времени (5-7 дней). В данном исследовании для ускорения синтеза биоактивного стекла путем сокращения времени превращения золя в гель применялась гидротермальная система. Стандартный золь-гель метод с использованием гидротермальной системы применялся для синтеза биоактивного стекла 0SiO2-30CaO (мол. %) (известного как 70S30C). Синтетическое стекло исследовалось физико-химическими методами. Для оценки биоактивности синтетического материала также проводились эксперименты в условиях in vitro в SBF-растворе (синтетическая жидкость). В результате стандартным золь-гель методом с использованием гидротермальной системы было успешно получено биоактивное стекло 70S30C. По сравнению со стандартным методом время синтеза значительно сократилось. Физико-химическими методами подтверждено, что синтетическое стекло является аморфным материалом с мезопористой структурой, состоящей из взаимосвязанных частиц. Удельная поверхность, объем пор и средний диаметр пор синтетического стекла имеют следующие показатели: 142.8 м2/г, 0.52 см3/г и 19.1 нм соответственно. Кроме того, синтетическое биоактивное стекло проявило особую биоактивность при погружении в SBF-раствор на 1 день и показало хорошую биосовместимость при культивировании в клеточной среде.
Ключевые слова
Cистематические исследования субсолидусного строения тройных молибдатных систем позволяют расширить представительство тройных молибдатов. В настоящей работе впервые исследовано твердофазное взаимодействие в системе Ag2MoO4-Rb2MoO4-Hf(MoO4)2 методом рентгенофазового анализа. Для определения квазибинарных разрезов использовали метод «пересекающихся разрезов». Выявлено образование новых фаз Rb5Ag1/3Hf5/3(MoO4)6 и Rb3AgHf2(MoO4)6. Определены их термические характеристики методом дифференциально-сканирующей калориметрии. Тройной молибдат Rb5Ag1/3Hf5/3(MoO4), кристаллизуется в тригональной сингонии с параметрами элементарной ячейки а = 10.7117(1), с = 38.5464(5) А (пр. гр. R3c Z = 6). Систему Ag2MoO4-Rb2MoO4-Hf(MoO 4)2 характеризует существование десяти квазибинарных сечений. Полученные в настоящей работе экспериментальные данные дополняют информацию по фазовым равновесиям в конденсированных тройных системах, содержащих молибдаты четырехвалентного и двух различных одновалентных элементов. Таким образом, открываются возможности комбинирования составов тройных молибдатов за счет катионных замещений, что позволит управлять их свойствами.
Ключевые слова
В работе описан процесс синтеза наноматериалов (размер частиц от 20 до 40 нм) на основе ортоферрита NdFeO3 методом совместного осаждения посредством гидролиза катионов Nd(III) и Fe(III) в горячей воде с 5 % раствором NaOH в качестве осаждающего реактива. Однофазный NdFeO3 был получен в результате кальцинации порошка непосредственно после отжига при температуре 700, 800 и 900 °С в течение часа. При комнатной температуре наблюдалось сильное поглощение излучения в ультрафиолетовом и видимом диапазоне (1 = 200-400 и 400-600 нм), а также низкое значение ширины запрещённой зоны (Eg = 2.2v2.5 эВ). Полученные наноматериалы на основе NdFeO3 проявляют свойства магнитотвердых ферромагнетиков с высокой коэрцитивной силой (H = 600-1600 Э).
Ключевые слова
Исследовано осаждение наночастиц фторида кальция на сколах монокристаллов фторида кальция. Наночастицы CaF2 синтезировали методом соосаждения из водных нитратных растворов с использованием фтороводородной кислоты в качестве фторирующего агента на установке периодического действия. Полученные образцы исследовали методами атомно-силовой микроскопии, растровой электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии и спектроскопии оптического поглощения. Наблюдается неоднородное покрытие поверхности подложки субмикронными частицами размером около 100-150 нм, которые представляют собой сростки наночастиц размером 15-20 нм. Исходные наночастицы когерентно нарастают на поверхность кристаллической подложки. Термообработка композита подложка-осажденный слой при 600 °С приводит к сращиванию субмикронных частиц и формированию пористого слоя сложной структуры.
Ключевые слова
Получены и исследованы новые металл-полимерные нанокомпозиты для глубокой деоксигенации воды. Полимерной матрицей служил макро- и монопористый сульфокатионообменник с нанометровым размером пор, металлом -осажденная в порах матрицы нанодисперсная медь. Особенностью исследованных нанокомпозитов является натриевая ионная форма, исключающая возможность образования растворимых продуктов окисления меди. Установленная линейная зависимость емкости по меди от числа циклов ионообменного насыщения - химического осаждения показывает, что процесс осаждения металла в поры матрицы не испытывает существенных препятствий на протяжении 10 циклов и способствует получению высокоемких образцов. Показана высокая эффективность и продолжительность жизненного цикла высокоемких медь - ионообменных нанокомпозитов. Экспериментальные исследования деоксигенации воды в аппаратах колоночного типа с насадкой нанокомпозита подтверждены теоретическим анализом динамики процесса. Экспериментальные данные и теоретический расчет показывают достижимость глубокого уровня деоксигенации воды при практически неизменных значениях рН и электропроводности. Остаточный кислород может быть регулируемым и не превышать 3 мкг/л. Дано гигиеническое и экономическое обоснование целесообразности применения полученных нанокомпозитов. Проанализирована необходимость применения современных нанокомпозитных металл-полимерных материалов для глубокого обескислороживания воды, циркулирующей в технологических системах. Металлические компоненты разводящей сети при использовании данной инновации будут защищены от коррозии и, следовательно, обеспечены гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Глубокая химическая деоксигенация воды с помощью медь-ионообменных полимерных нанокомпозитов в натриевой форме позволяет решить вопрос о коррозионной стойкости металлов, обеспечив соответствие воды гигиеническим требованиям в широком масштабе. Конкурентным преимуществом рассматриваемой системы деоксигенации воды по сравнению с известными является отказ от использования драгоценных металлов-катализаторов (палладия, платины), чистого водорода и сложных конструктивных решений. Предложенная новая нанокомпозитная установка по деоксигенации воды отличается простотой использования и может быть встроена в систему фильтров для очистки воды. SWOT-анализ сильных и слабых сторон предлагаемого способа деоксигенации воды показал, что его основными достоинствами являются высокая кислородоёмкость нанокомпозита, низкое остаточное содержание кислорода (3 мкг/л) в воде, простота эксплуатации деоксигенатора. Проведены расчеты экономической эффективности нанокомпозита. Точка безубыточности достигается при получении всего лишь ~100 л нанокомпозита и объёме реализации ~1 600 000 рублей, свыше которой может быть получена прибыль. Срок окупаемости при инвестициях в ~15 000 000 рублей достаточно мал и не превышает 2-х лет.
Ключевые слова
В статье описана математическая модель автоколебаний в виде краевой задачи для нелинейной системы уравнений в частных производных, получено численное решение и показана адекватность модели путем сравнения с экспериментом. В модели использовалась классическая система дифференциальных уравнений материального баланса, Нернста-Планка и Пуассона без упрощений и подгоночных параметров. Целью статьи было исследование параметров автоколебаний концентрации в слое частиц дисперсной фазы магнитной жидкости на границе с электродом в электрическом поле на основе разработанной математической модели и ее обоснование с точки зрения физического механизма. В результате численных экспериментов было определено критическое значение скачка потенциала, при котором начинаются автоколебания, найдено время установления периода колебаний и другие характеристики процесса. Разработан программный продукт «AutoWave01» с интуитивно понятным пользовательским интерфейсом и расширенным функционалом, предназначенный для изучения автоколебаний в тонком слое магнитного коллоида.
Ключевые слова
Целью работы явилось создание селективного газового сенсора сероводорода. В результате добавления аммиака к раствору ацетата цинка, центрифугирования полученного гидроксида цинка и последующего прокаливания был получен полидисперсный порошок оксида цинка с размером зерен 5-50 нм. Материал был охарактеризован с помощью рентгеновского фазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии. В дальнейшем к нанопорошку оксида цинка были добавлены нитрат серебра и терпениол для образования пасты. Газочувствительный материал был получен нанесением полученной пасты на специальную диэлектрическую подложку и последующим прокаливанием, в результате чего терпениол выгорел, а нитрат серебра превратился в оксид (массовая доля серебра составила 3 %). Был подобран нестационарный температурный режим работы сенсора, при котором после быстрого нагрева сенсора до 450 °С (2 секунды) происходило медленное (13 секунд) охлаждение до 100 °С. Каждый последующий цикл нагрев-охлаждение с общим периодом 15 секунд начинался сразу после окончания предыдущего цикла. Использование нестационарного температурного режима в сочетании с подбором состава газочувствительного слоя позволило для концентрации сероводорода 1 ppm получить отклик 200. Наряду с повышением чувствительности наблюдалось также значительное повышение селективности. Перекрестная чувствительность при определении сероводорода и других газов-восстановителей (CO, NH3, H2) составила более трех порядков. Таким образом, данный сенсор может быть использован для определения сероводорода даже в присутствии мешающих компонентов. Применение высокоселективных сенсоров в задачах качественного и количественного анализа позволяет значительно облегчить калибровку по сравнению с приборами типа «электронный нос». Приборы на основе высокоселективных сенсоров не требуют использования математических методов обработки массивов многомерных данных.
Ключевые слова
Работа посвящена микроскопическим исследованиям морфологии поверхности и внутренней части массивов нитевидного кремния до и после совмещения с наноматериалом природного происхождения бактериальным белком Dps. Нитевидный кремний формировался методом жидкофазного металл-ассистированного химического травления. Для получения рекомбинантного белка в качестве продуцентов использовались клетки Escherichia coli, а очистку осуществляли хроматографически. Совмещение нитевидного кремния с молекулами белка проводилось путем наслаивания в лабораторных условиях с последующим высушиванием. Полученный в результате гибридный материал изучался методом растровой электронной микроскопии с высоким разрешением. Производились исследования развитой поверхности нитевидного массива до и после совмещения с биокультурой. Изучению также подвергались сколы, показывающие детали морфологии внутренней части гибридного материала. Исходные массивы нитевидного кремния имеют резкие границы в поверхностной части и в глубине массива, помимо этого, дополнительные переходные слои не обнаружены. Диаметр нитей кремния составляет около 100 нм, высота более микрометра, в то время как расстояния между нитями составляют несколько сотен нанометров. Формируемые таким образом поры доступны для заполнения белком при осаждении. Продемонстрирована эффективность применения метода растровой электронной микроскопии для изучения морфологии поверхности гибридного материала «нитевидный кремний - бактериальный белок Dps». Показано, что поры нитевидного массива, обладающего чрезвычайно развитой поверхностью, могут подвергаться совмещению с био-материалом путем осаждения вглубь пустот. Молекулы белка могут при этом достигать дна массива нитевидной матрицы. Полученные результаты демонстрируют возможность активации доступной и управляемо развитой поверхности нитевидного кремния при помощи наноразмерных молекул белка Dps.