Новая фотокаталитическая система для получения водорода из воды под действием солнечного света

Получены новые кластерные комплексы молибдена(IV) с производными 2,2’-бипиридила, обладающие способностью сорбироваться на поверхности диоксида титана и катализировать восстановление воды с образованием водорода. Показано, что наночастицы TiO₂, модифицированные этими кластерами, имеют высокую фотокаталитическую активность (частота оборотов (TOF) равна 1.4 с^-1) в процессе получения водорода из воды под действием солнечного света. Разработанная фотокаталитическая система для «зеленого» получения водорода не содержит редкие и дорогостоящие элементы и является первым примером системы на основе диоксида титана и кластера переходного металла. 

Нанокластеры MoS₂ на поверхности графена и их каталитическая активность

Предложен химический способ формирования тонких слоев и наночастиц MoS₂ на поверхности графена в реакции термолиза MoS₃ при температурах 500-800 °С. Методами рентгеноэлектронной спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии и структурного моделирования изображений в наночастицах обнаружены краевые атомы молибдена, которые могут играть важную роль в каталитической реакции синтеза биогаза при разложении муравьиной кислоты на СО₂ и Н₂. Высокая эффективность разложения кислоты достигнута на катализаторах, содержащих нанокластеры MoS₂ c размером ~ 1 нм. 

Октаэдрические кластерные комплексы рения – перспективные компоненты светодиодов

Получена серия гибридных фотолюминесцентных полимерных материалов, содержащих октаэдрические кластерные комплексы рения состава trans-[{Re₆Q₈}(TBP)₄(VB)₂] (Q = S или Se; TBP – третбутилпиридин; VB – винилбензоат). Гибридный материал на основе электролюминесцентного полимера поливинилкарбазола при внедрении фотолюминесцентных кластеров рения сохраняет свойства обоих компонентов, что было успешно использовано для создания прототипа полимерного органического светоиспускающего диода (PLED). Разработанный подход может быть применен к кластерным комплексам других металлов (молибдена, вольфрама) для получения новых функциональных материалов.

Материалы с высокой протонной проводимостью

Совместно с ИХТТиМХ СО РАН предложен новый подход к созданию протон-проводящих материалов путем пропитывания нанопористых металл-органических координационных полимеров растворами сильных нелетучих кислот. Протонная проводимость полученных материалов на основе мезопористой матрицы терефталата хрома MIL-101 приближается к рекордным 0.1 См/см в широком температурном диапазоне. Предложена модель микроструктуры протон-проводящих композитов, согласно которой в нанополостях имеются нанокапли раствора кислоты, внутри которых осуществляется быстрый перенос протонов по эстафетному механизму. Создание новых протон-проводящих материалов актуально для широкого внедрения топливных электрохимических элементов, являющихся самым эффективным способом превращения топлива в полезную энергию.

Кристалл Zn¹⁰⁰MoO₄ для регистрации двойного  b-распада на ¹⁰⁰Mo

В рамках программы LUMINEU впервые выращен, из обогащенного до 99,5%¹⁰⁰Mo, после глубокой очистки, кристалл Zn¹⁰⁰MoO₄ массой 171 г. Вес кристалла составил более 84% от исходной загрузки, что свидетельствует неоспоримых преимуществах низкоградиентного метода Чохральского для решения подобных задач. Безвозвратные потери обогащенного молибдена, на всех стадиях подготовки исходных и роста кристалла, не превысили 2 %. Сцинтилляционные характеристики криогенного болометра, изготовленного из этого кристалла, показали высокую чувствительность и отвечают требованиям для регистрации процессов двойного бета-распада на ядрах ¹⁰⁰Mo. Энергетическое разрешение в интересующей области FWHM несколько кэВ.

Определяющее влияние размера зародыша на дисперсность порошка при микроэмульсионной кристаллизации KNO₃ 

Методами ИК-Фурье, фотон-корреляционной спектроскопии и пламенной фотометрии определены скорость испарения воды, гидродинамический диаметр мицелл, содержание воды и ионов K⁺ и Na⁺ в простых (Tergitol NP-4) и смешанных (Tergitol NP-4+NaAOT) микроэмульсиях на различных стадиях испарительной кристаллизации KNO₃. Показано, что только в смешанных мицеллах можно получить зародыши с диаметром меньшим 0,6 нм при пересыщениях 13 М и значительно увеличить дисперсность порошка (рис. 1, 2). Полученные результаты представляют интерес в связи с широким использованием солей нитратов щелочных металлов в качестве окислителей в твердом ракетном топливе и промышленных взрывчатых веществах.

Композитные материалы на основе жидкокристаллических фталоцианинов металлов, углеродных нанотрубок и наночастиц золота 

Впервые получены и исследованы пленки композитных материалов на основе жидкокристаллических фталоцианинов металлов с однослойными углеродными нанотрубками и наночастицами золота. Пленки композитов фталоцианинов цинка с углеродными нанотрубками имеют упорядоченную слоистую структуру (Рис. 1). Показано, что добавление небольшого количества (0.5-2% вес.%) углеродных нанотрубок или золотых наночастиц позволяет получить новые материалы, в которых при сохранении жидкокристаллических свойств фталоцианинов удается достичь увеличения проводимости пленок на несколько порядков (Рис. 2). Полученные композиты являются перспективными материалами для применения в качестве активных слоев в транзисторах и химических сенсорах.

Исследование молекулярных комплексов с ядром {Fe₂S₂M} (M = Al, Ga), полученных восстановлением посредством металла и лиганда

Впервые получены молекулярные комплексы, объединяющие кластерное ядро {Fe₂S₂} с элементом 13-й группы, M = Al или Ga. Кластеры имеют схожую формулу, [Fe₂S₂(CO)₆(ML)], но разное строение: лиганд L соединяется с M по-разному в зависимости от типа атома металла. Для синтеза таких соединений использована восстановительная способность как металла, так и редокс-активного лиганда, а различие в строении объяснено при помощи квантово-механических расчётов. Тип связывания кластера Fe₂S₂ с M может оказаться подобным связыванию с поверхностью полупроводников. Дижелезный фрагмент (Fe₂S₂) в основе этих кластеров родственен активному центру фермента гидрогеназы, и широко исследуется как возможный эффективный электрокатализатор процессов с участием молекулярного водорода — например, разложения воды с использованием солнечного света.

Влияние удаленных лесных пожаров на состав атмосферных аэрозолей на юге Западной Сибири

Проведен мониторинг и проанализировано влияние переноса продуктов горения биомассы на состав аэрозолей в мегаполисе (Новосибирск), пригороде и фоновом пункте наблюдений, удаленных на 400-800 км от источника интенсивных природных лесных пожаров летом 2012 г (Рисунок). В сравнении с обычными условиями некоторые показатели оказались повышенными во всех пунктах, другие – только в пригороде и фоновом пункте, где отмечена повышенная кислотность аэрозолей. В то же время вариации ряда показателей определялись другими источниками (природными и техногенными). Так, например, наблюдается снижение кислотности аэрозолей в условиях мегаполиса за счет взаимодействия кислых частиц со щелочными, имеющимися в городских условиях в высоких концентрациях. Показано, что в случае Новосибирска антропогенное влияние на состав атмосферных аэрозолей превышает вклад от лесных пожаров.

Взаимосвязь физических и электрофизических свойств с химическим, фазовым составом и микроструктурой пленок на основе HfO₂, полученных методом атомно-слоевого осаждения

Методами РФЭС, ВР ПЭМ, АСМ изучены химическое строение и микроструктура многослойных композиций, полученных методом атомно-слоевого осаждения в системах HfO₂-Al₂O₃, HfO₂-La₂O₃ и HfO₂-Sc₂O₃, и их взаимосвязь с электрофизическими свойствами. Полученные результаты позволили установить состав многослойных композиций диэлектриков с высоким значением диэлектрической постоянной, обеспечивающих пассивацию дефектов на поверхности кремния в солнечных элементах. Показана перспективность их использования в фотовольтаических устройствах.