Лаборатория образована в 1961 г., нынешнее название получила в 1968 г. За время работы через лабораторию прошло более 100 сотрудников. Среди них один член-корреспондент РАН, один заслуженный деятель науки РФ, 7 докторов наук, более 15 кандидатов. Первым заведующим был доктор наук, профессор Гиндин Лев Моисеевич, вторым – доктор наук, профессор Торгов В. Г. (стаж зав. лаб. – 21 и 24 года, соответственно). С мая 2006 г. лабораторией руководил д.х.н. Булавченко А. И. С 11 июля 2022 г. лабораторию возглавляет к.х.н. Поповецкий П.С.

Фундаментальные научные проблемы    Партнеры     Оборудование

Фундаментальные научные проблемы

1. Физико-химические закономерности мицеллярного концентрирования и синтеза наночастиц.
2. Химия координационной экстракции благородных (включая осколочные Pd, Rh, Ru, Ag) и редких металлов функционализированными каликс[n]аренами и их монодентатными аналогами.

Наиболее важные результаты фундаментальных исследований

Обратные мицеллы являются динамическими супрамолекулярными агрегатами, состоящими из 10-10⁴ молекул поверхностно-активных веществ (ПАВ). Высокий уровень структурной организации позволил разработать на основе обратных мицелл принципиально новые методы разделения и концентрирования БМ и провести синтез наночастиц.

• Исследование мицеллярной структуры. Методами фотон-корреляционной спектроскопии, статического рассеяния света и ИК-фурье-спектроскопии исследованы структурные перестройки обратных мицелл оксиэтилированных ПАВ в процессах концентрирования БМ из сред сложного состава. Установлено, что увеличение кислотности исчерпываемой фазы приводит к формированию сфероцилиндрических мицелл с большими числами агрегации и большой солюбилизационной емкостью (~10 об%). При переходе к кислотно-солевым растворам происходит трансформация сфероцилиндра в вытянутый эллипсоид. Внутренняя структура мицелл определяется  соотношением числа молекул свободной и связанной воды: с увеличением концентрации сульфата натрия доля связанной воды увеличивается с 60 до 80%.
• Результаты мицеллярного концентрирования. Оптимальными для концентрирования анионных комплексов БМ являются мицеллы с формой вытянутого эллипсоида, высоким поверхностным зарядом, малыми числами агрегации (~400), низкой солюбилизационной емкостью (3, а Au(III) – 10². 
• Мицеллярный синтез наночастиц металлов и солей. Стадия концентрирования дополнена последующим синтезом в мицеллах наночастиц БМ и их малорастворимых соединений. Разработаны способы выделения наночастиц золота, серебра, хроматов серебра, бария и  свинца из мицелл в ультрадисперсные порошки.  Установлено, что при синтезе в мицеллах АОТ и Triton N-42 наночастиц хроматов серебра, свинца и бария выход продуктов реакции растёт (до 100%) с увеличением концентрации реагентов в солюбилизированной водной фазе  и радиуса мицелл.
• Кинетика процессов синтеза и растворения наночастиц. Обоснована модель автокаталитического механизма для процессов роста и растворения наночастиц металлов, протекающих в полярных полостях обратных мицелл ПАВ в ходе межмицеллярного обмена. Разработан подход к исследованию кинетики процессов спектрофотометрическим методом, математический аппарат для описания и обработки данных, процедура определения эффективных констант скорости.

Установлены основные закономерности комплексообразования благородных металлов (БМ), включая осколочные Ru, Rh, Pd, при экстракции каликс[4,6]аренами, функционализированными -PO (каликсаренфосфиноксиды, КФО), -SR (тиакаликсарены, каликсарентиаэфиры, КТЭ) и –NH₂(первичные каликсаренамины, КАА) донорными группами из хлоридных и нитратно-нитритных сред в форме координационных, супрамолекулярных и гетерометаллических комплексов. На их основе обоснован подход к созданию бифункционализированных каликсаренов (БФК) с пространственно разделенными О, S, N-донорными центрами, селективными к металлам группы А («жесткие» с координацией через атом О) или группы Б («мягкие» с координацией посредством атомов N и S).

• Применительно к хлоридным средам ряды экстрагируемости благородных металлов Au(III), Pd(II)>>Ag(I)>Pt(II)>Pt(IV) для монодентатных R₂S и КТЭ совпадают при возрастании коэффициентов распределения (D) всех БМ в случае КТЭ на 2-3 порядка. В отличие от КТЭ, являющихся избирательными экстрагентами для золота и палладия, первичные каликсаренамины извлекают все БМ в отсутствие ускоряющих добавок для инертных форм редких платиноидов. Для КАА по сравнению с монодентатным аналогом (п-октиланилин) величина D для палладия на 3 порядка выше при сопоставимых D для других платиноидов. Обнаружен эффект ускорения экстракции палладия каликсарентиоэфирами из хлоридных сред за счет каталитического влияния алкоксигрупп нижнего обода на межфазный перенос PdCl₄^2-.
• Применительно к нитратно-нитритным средам обнаруженный ранее для монодентатных фофиноксидов синергетический эффект возрастания D доминирующих в слабокислых растворах форм рутения [RuNO(NO₂)₄(OH)]^2-и [RuNO(NO₂)₃(m-OH)]₂^2- в присутствии цветных металлов (М=Zn, Cu>Co>Ni) сохраняется для КФО и дополняется кооперативным эффектом (10-40 в зависимости от природы заместителя при РО-группе в макроцикле). Величина синергетного эффекта (100-1000) определяется устойчивостью образующихся гетерометаллических Ru/M комплексов. Осколочный палладий вместе серебром  полностью экстрагируются КТЭ, независимо от концентрации азотной кислоты.
• Экстракционными методами с привлечением комплекса спектроскопических методов установлена стехиометрия процессов экстракции, которая в случае солянокислых сред заключается в замещении хлорид ионов в комплексных хлоридах БМ на атомы серы в КТЭ (L) c образованием супрамолекулярных комплексов [AuCI₃]_nL (n=1-4), [PdCI₂]_nL (n=1-2), AgLCl. Из нитратно-нитритных растворов палладий и серебро экстрагируются КТЭ в форме [Pd(NO₂)₂]₂L и [AgNO₃]₂L, а экстракция КФО гетерометаллических комплексов [RuNO(NO₂)₄(OH)ML_n] (n=1-2) сопровождается извлечением моно- и биядерных форм цветных металлов [ML_n(NO₃)₂] (n=1-2) и [M(NO₃)₂]₂L. Для всех форм рассчитаны константы экстракции, удовлетворительно описывающие межфазное распределение металлов.
• Появление кооперативных эффектов при экстракции благородных металлов О, S, N функционализированными каликс[4]аренами в конформации «конус» обусловлено образованием моно- и биядерных хелатов металлов с участием не более двух донорных центров макроцикла. Наиболее высокой устойчивостью характеризуются моноядерные комплексы 1:1 нижнего (малого) обода. Для верхнего обода с «расходяще» ориентированными донорными группами типично образование как моноядерных 1:1 и 1:2, так и биядерных 2:1 комплексов.

 Партнеры (выполнение совместных проектов и совместные публикации):

• НПО «Радиевый Институт им. В.Г. Хлопина» (С.-Петербург),
• Институт катализа СО РАН,
• Институт геологии и геофизики СО РАН,
• Лимнологический институт СО РАН (Иркутск),
• Красноярский завод цветных металлов,
• Всероссийский научно-исследовательский проектный институт энергетической технологии.

Кроме того, имеются многочисленные контакты с организациями, применяющими разработанные в ИНХ методики определения благородных металлов.

Международные связи лаборатории

Список партнеров (выполнение совместных проектов и совместные публикации):

• Институт органической химии (НАН  Украины, Киев),
• Университет Луи Пастера (Страсбург, Франция)

Список уникального оборудования и оригинальных методических разработок лаборатории

1. Спектрофотометр Shimadsu 1700  для записи спектров  в УФ- и в видимом диапазонах.
2. Тензиометр “Site 04” (фирма Kruss) - для измерения низких и сверхнизких межфазных натяжений поверхности раздела в/м.
3. На базе комбинации методов фотон-корреляционной спектроскопии и статического рассеяния света разработана оригинальная методика определения структурных параметров обратных мицелл (размера, формы, чисел агрегации, содержания поверхностной и объемной воды).
4. На основе фотометра КФК МП и трехэлектродной ячейки конденсаторного типа разработана простая и доступная для любой лаборатории фотометрическая методика определения электрофоретической подвижности наночастиц в средах с низкой диэлектрической проницаемостью.

Фотоархив

2017