Апатитские ученые синтезировали сорбент, который можно использовать для создания аккумуляторов
Группа ученых из Кольского научного центра научилась синтезировать фосфат титана с заданными свойствами из местного сырья и рассмотрела способы получения на его основе новых функциональных материалов. По сравнению с известными методами синтеза предложенный способ экологически перспективен, требует в два-три раза меньше времени и позволяет получать продукт в одну стадию.
Зеленые технологии весьма популярны в современной промышленности. Все шире применяются сорбенты – материалы, позволяющие избирательно извлекать определенные вещества из смеси. Так можно возвращать в производство полезные компоненты из продуктов переработки либо увеличивать степень их извлечения из сырья, а можно надежно «запирать» опасные вещества в сорбенте, избегая загрязнения природы.
Однако для создания сорбентов порой используются совсем не зеленые технологии. Возникает замкнутый круг: чтобы что-то очистить и принести таким образом пользу, мы используем вещества, производство которых наносит вред. Одно из направлений исследований ученых Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра – комплексная переработка полезных ископаемых Мурманской области. Целью нескольких проводимых здесь исследований стало создание гибкой технологической системы, в которой один функциональный материал может служить прекурсором для получения другого такого материала, что позволяет расширить линейку получаемых продуктов на базе одной технологии.
Группа ученых под руководством доктора технических наук Марины Масловой научилась синтезировать фосфат титана с заданными свойствами из местного сырья и рассмотрела способы получения на его основе новых функциональных материалов. По сравнению с известными методами синтеза предложенный способ экологически перспективен, требует в два-три раза меньше времени и позволяет получать продукт в одну стадию. Статья об этом была опубликована в журнале Journal of Material Science.
Фосфаты титана (TiP) стабильны при высоких температурах, ионизирующем излучении и в кислых условиях и обладают хорошими ионообменными свойствами. Поэтому они имеют широкий спектр применения в технологиях разделения, особенно при очистке радиоактивных стоков и воды. Очень подходят они и в качестве матрицы для захоронения радиоактивных отходов. При включении различных катионов в матрицу TiP она приобретает уникальные свойства: ионную проводимость, антимикробную и электрокаталитическую активность, сенсорные и нелинейно-оптические свойства. Из-за способности к ионному обмену и наличия кислотных центров в структуре TiP и их производные используют также в качестве прекурсоров для окислительно-восстановительных катализаторов, оптических материалов, полупроводников и фотокатализаторов, биосенсоров и электродов в литий-ионных аккумуляторах.
Но чтобы обеспечить требуемые свойства, необходимо получить чистую фазу TiP желаемой структуры. Распространенный метод синтеза – это реакция между фосфорной кислотой и титансодержащими растворами (например, Ti(SO4)2, TiOSO4, TiCl3, TiCl4 или алкоксидами титана). Быстрый гидролиз частиц титана делает эти реакции неконтролируемыми, поэтому управлять синтезом для обеспечения желаемого состава крайне трудно. Чтобы преодолеть эти ограничения, применяют дорогостоящие темплатирующие агенты или специальное оборудование, что увеличивает себестоимость продукции.
Основной интерес представляют кислые фосфаты титана, содержащие дигидрофосфатные группы (TiHP). Благодаря наличию групп Н2РО4-, образующих сильнокислотные центры, фосфаты титана можно использовать в качестве сорбентов и в кислой среде. Кроме того, TiHP пригодны для получения электрохимически активных материалов. Среди многочисленных ионообменников на основе фосфатов титана есть два соединения, содержащие только дигидрофосфатные группы: Ti2O3(H2PO4)2·2H2O и TiO(OH)(H2PO4)·2H2O. Это слоистые соединения, в межслоевые пространства которых можно внедрять различные частицы, придавая им новые свойства.
Новый метод, разработанный апатитскими учеными, отличается простотой, низкой стоимостью и заключается во взаимодействии кристаллического титанилсульфата аммония с фосфорной кислотой (такой твердый прекурсор никогда ранее не использовался для синтеза TiHP). Применение именно этого сырья в качестве источника титана позволило значительно сократить количество стадий синтеза и объем стоков, использовать разбавленную фосфорную кислоту и получить фосфат титана необходимого состава экологически безопасным способом. На Кольском полуострове титанилсульфат аммония доступен и производится из минерала титанита, побочного продукта переработки апатит-нефелиновой руды.
Возможность направленного регулирования структурно-фазовой организации фосфата титана состава TiO(OH)H2PO4·2H2O позволила существенно улучшить сорбционные свойства конечного продукта по сравнению с известными сорбентами на основе индивидуальных фосфатов титана.
Термической обработкой частично замещенных катионами лития кислых фосфатов титана ученые получили композит материала, содержащего равномерно распределенный твердый электролит со структурой типа NASICON, обладающий высокой ионной проводимостью. Использование такого материала в качестве анода позволит обеспечить создание более энергоемкой электрохимической системы с повышенным потенциалом химического источника тока без разложения электролита.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно