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 Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые обнаружили, что дубы выработали эффективную стратегию, позволяющую им защищаться от пожирающих молодую листву гусениц — если предыдущий весной деревья сильно пострадали от их нашествия, то на следующий год почки распустятся на три дня позже. Трехдневной задержки достаточно, чтобы резко снизить выживаемость гусениц.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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