Группа: «Низкотемпературный жидкофазный синтез керамических функциональных наноматериалов на основе оксидов d-, f-элементов».

calinina

Руководитель: ст.н.с., к.х.н. Марина Владимировна Калинина, тел. (812)328-85-93, e-mail: [email protected]

Создание керамических нанокомпозиционных материалов и наноразмерных пленок на основе оксидов переходных металлов, таких как Co, Ni, Nb, In, Mn, Fe, Zr, Cr, перспективных в качестве твердых электролитов, электродов, сенсоров для электрохимической и водородной энергетики, мониторинга технологических процессов и состояния экологии окружающей среды.

  1. Низкотемпературным, жидкофазным методом синтеза- методом соосаждения гидроксидов с ультразвуковой обработкой и элементами криотехнологии, совместной кристаллизации растворов солей, золь-гель технологии (метод Печини) получены порошки-прекурсоры в системах: NiO-Co2O3,CoO-Nb2O5, La2O3-MnO2, Nd2O3-CaONiOCr2O3, ZrO2-In2O3 и нанокерамика заданного химического и фазового состава (соединения: NiCo2O4, CoNb2О6, LaMnO3 и NiMnO3, Nd(Ni)CrO3 и твердые растворы на основе ZrO2) с размером зерен 65-70 нм, открытой пористостью 40%, высокой удельной площадью поверхности, удельной электропроводностью 10-10-2 См/см.
  2. В настоящее время большое внимание уделяется разработке и созданию керамических материалов с пористой структурой, имеющих полифункциональное назначение. Это объясняется широким спектром областей применения материалов с развитой структурой пор. Установлено, что варьированием состава порошков и порообразователей можно получить нанокерамику и сформированные на ее основе электроды различной поровой структуры и электропроводимости. Исследованы физико-химические свойства синтезированной нанокерамики с помощью спектроскопии импеданса, вольтамперометрии, гальванометрии, рентгенофазового анализа, методов микроскопии и др.
  3. Получены новые многослойные (на никелевую фольгу нанесены углеродные наностержни и оксиды Mn ,Fe) высокопористые электродные материалы химическим осаждением из газовой фазы (CVD), позволяющие достигнуть оптимальных значений рабочих характеристик суперконденсатора: удельная емкость -40-120 Ф/г и рабочее напряжение – 0.5-1 В. Данные материалы перспективны в качестве катализаторов выделения кислорода в электрохимических устройствах, рабочих элементов фильтров для очистки и разделения жидкостей и газов, носителей катализаторов, топливных элементах, как селективные сенсоры и электроды в энергоемких суперконденсаторах.

Создание биокерамических материалов на основе тетрагональной модификации диоксида циркония (t-ZrО2) в системах ZrO2–Y2O3, ZrO2–Y2O3–CeO2 и ZrO2 –Y2O3–Al2O3 для реставрационной стоматологии.

  1. Жидкофазным, низкотемпературным методом синтеза – химическим осаждением гидроксидов с последующей криохимической обработкой осадков – синтезированы нанокристаллические порошки на основе t-ZrО2 с высокой степенью тетрагональности (~1.436) и средним размером кристаллитов ~ 45–70 нм.
    Внешний вид (а) и кристаллическая структура  спеченного образца (б) состава (ZrO2)0.92(Y2O3)0.03(CeO2)0.05, после обработки в дистиллированной воде при 80оС (150 ч).

    Внешний вид (а) и кристаллическая структура спеченного образца (б) состава (ZrO2)0.92(Y2O3)0.03(CeO2)0.05, после обработки в дистиллированной воде при 80оС (150 ч).

  2. Подобран оптимальный режим спекания нанопорошка на основе tZrO2 для получения плотной керамики (открытая пористость <1 %). Измерены физико-механические свойства керамики: прочность на изгиб – 980-1000 МПа, твердость по Викерсу – 13-14 ГПа, трещиностойкость К1С – 9.5-10 МПа∙м½, теплопроводность – 3 Вт∙м∙К-1.

  3. Определено, что нанокерамика на основе tZrO2 является стабильной и биоинертной в неорганических и биологических средах.

    Микроструктура нанокерамики состава (ZrO2)0.97(Y2O3)0.03.

    Микроструктура нанокерамики состава (ZrO2)0.97(Y2O3)0.03.

  4. Разработана инновационная технология, которая позволяет получать химически чистую нанокерамику со значительно меньшими энергетическими затратами по сравнению с зарубежным аналогом. По предварительным расчетам, установлено, что себестоимость керамики на основе tZrO2 ниже импортного аналога на 15-20%.

Состав граппы:

Марина Владимировна Калинина, рук.гр., ст. н.с., к.х.н., тел.: (812)328-85-93, e-mail: [email protected] ,
Людмила Викторовна Морозова, ст.н.с., к.х.н., тел.: (812)328-85-12, email: morozova_l_v@mail.ru
Валентин Павлович Попов, н.с., к.х.н.
Надежда Юрьевна Ковалько, аспирант, email: [email protected]
Татьяна Леонидовна Егорова, аспирант, email: egorova.offver@gmail.com
Сергей Богданов, студент 1ого курса магистратуры СПбГЭТУ («ЛЭТИ»)
Иван Иванович Хламов, ст. лаборант