AP09259337 «Изучение устойчивости малорастворимых соединений переходных металлов при нанесении защитных покрытий на природные минералы и неорганические материалы»
Актуальность: Cохранение строительных конструкций, сооружений, монументов и памятников в современных условиях является достаточно важной задачей. Значительная часть этих объектов выполнена с применением карбонатных горных пород, таких как известняк, доломит, ракушечник и мрамор, который является наиболее устойчивым из них в силу высокой степени метаморфизма. Тем не менее, даже мрамор подвержен заметному выветриванию, разрушению и растрескиванию под действием атмосферных условий, поскольку обладает произведением растворимости на уровне ПР=3,4·10-9. Таким образом, проект будет направлен на создание защитных покрытий с участием катионов переходных металлов, которые замещают катионы из материала субстрата (преимущественно кальций и магний), в то время как анионная часть остается из обрабатываемого материала. Кроме того, предлагаемые покрытия будут иметь еще и биологическую устойчивость, обеспечиваемую ионами меди.
Цель проекта: нахождение оптимальных условий процессов осаждения выбранных переходных металлов (медь, никель, кобальт, цинк) применительно к карбонатному типу неорганического строительного материала
Ожидаемые и достигнутые результаты:
|
№ |
Ожидаемые результаты
|
Достигнутые результаты
|
|
1 |
Будут получены данные о свойствах покрытий с переходными металлами на карбонатных материалах (мрамор, известняк, доломит)
|
Были получены данные о свойствах покрытий с переходными металлами на карбонатных материалах (мрамор, известняк, доломит). Исследованы процессы образования на карбонатных материалах покрытий, содержащих медь, никель, кобальт и цинк.
|
|
1.1 |
Будут определены оптимальные условия осаждения соединений меди на карбонатах
|
Были определены оптимальные условия осаждения соединений меди на карбонатах.
Для определения оптимальных условий осаждения соединений меди на карбонатных материалах был поставлен ряд опытов по методу вероятностно-детерминированного планирования эксперимента. Для плана эксперимента была выбрана пятифакторная матрица на четырех уровнях с одним вакантным фактором. Факторами, проверяемыми на значимость, являлись концентрация меди в растворе, концентрация комплексообразователя в растворе, величина водородного показателя рН, продолжительность процесса. Количественным показателем протекания процесса осаждения являлась остаточная концентрация меди в растворе, определяемая фотометрическим экстракционным методом с диэтилдитиокарбаматом натрия. В результате математической обработки результатов эксперимента были установлены оптимальныеусловия для осаждения меди на карбонатных материалах: концентрация меди в растворе в интервале 0,01-0,03 моль/л, концентрация комплексообразователя на уровне менее 0,1 моль/л, уровень рН среды 7-9. Оптимальная продолжительность процесса зависит от типа используемого комплексообразователя, при этом наиболее предпочтительно использование лактат-иона. Для характеристики устойчивости полученных покрытий были поставлены модельные эксперименты по растворимости полученного микрокристаллического осадка основного карбоната меди. Время появления аналитических концентраций ионов меди в растворе составляет не менее двух месяцев. |
|
1.2 |
Будут определены оптимальные условия осаждения соединений никеля на карбонатах
|
Будут определены оптимальные условия осаждения соединений никеля на карбонатах.
Для определения оптимальных условий осаждения соединений никеля на карбонатных материалах был поставлен ряд опытов по методу вероятностно-детерминированного планирования эксперимента. Для плана эксперимента была выбрана пятифакторная матрица на четырех уровнях с одним вакантным фактором. Факторами, проверяемыми на значимость, являлись концентрация никеля в растворе, концентрация комплексообразователя в растворе, величина водородного показателя рН, продолжительность процесса. Количественным показателем протекания процесса осаждения являлась остаточная концентрация никеля в растворе, определяемая фотометрическим методом с диметилглиоксимом. В результате математической обработки результатов эксперимента были установлены оптимальныеусловия для осаждения никеля на карбонатных материалах: концентрация никеля в растворе в интервале 0,02-0,04 моль/л, концентрация комплексообразователя на уровне 0,2-0,4 моль/л, уровень рН среды 6-8. Оптимальная продолжительность процесса зависит от типа используемого комплексообразователя, при этом наилучшие показатели продемонстрировал ацетат-ион. Для характеристики устойчивости полученных покрытий были поставлены модельные эксперименты по растворимости полученного микрокристаллического осадка основного карбоната никеля. Время появления аналитических концентраций ионов никеля в растворе составляет пять-шесть недель. |
|
1.3 |
Будут определены оптимальные условия осаждения соединений кобальта на карбонатах
|
Были определены оптимальные условия осаждения соединений кобальта на карбонатах.
Для определения оптимальных условий осаждения соединений кобальта на карбонатных материалах был поставлен ряд опытов по методу вероятностно-детерминированного планирования эксперимента. Для плана эксперимента была выбрана пятифакторная матрица на четырех уровнях с одним вакантным фактором. Факторами, проверяемыми на значимость, являлись концентрация кобальта в растворе, концентрация комплексообразователя в растворе, величина водородного показателя рН, продолжительность процесса. Количественным показателем протекания процесса осаждения являлась остаточная концентрация кобальта в растворе, определяемая фотометрическим методом с нитрозо-р-солью. В результате математической обработки результатов эксперимента были установлены оптимальные условия для осаждения кобальта на карбонатных материалах: концентрация кобальта в растворе в интервале 0,03-0,04 моль/л, концентрация комплексообразователя на уровне 0,2 моль/л, уровень рН среды 7-8. Оптимальная продолжительность процесса слабо зависит от типа используемого комплексообразователя. Для характеристики устойчивости полученных покрытий были поставлены модельные эксперименты по растворимости полученного микрокристаллического осадка основного карбоната кобальта. Время появления аналитических концентраций ионов кобальта в растворе составляет около одного месяца. |
|
1.4 |
Будут определены оптимальные условия осаждения соединений цинка на карбонатах
|
Были определены оптимальные условия осаждения соединений цинка на карбонатах.
Для определения оптимальных условий осаждения соединений цинка на карбонатных материалах был поставлен ряд опытов по методу вероятностно-детерминированного планирования эксперимента. Для плана эксперимента была выбрана пятифакторная матрица на четырех уровнях с одним вакантным фактором. Факторами, проверяемыми на значимость, являлись концентрация цинка в растворе, концентрация комплексообразователя в растворе, величина водородного показателя рН, продолжительность процесса. Количественным показателем протекания процесса осаждения являлась остаточная концентрация цинка в растворе, определяемая фотометрическим методом с дитизоном. В результате математической обработки результатов эксперимента были установлены оптимальные условия для осаждения цинка на карбонатных материалах: концентрация цинка в растворе в интервале 0,02-0,03 моль/л, концентрация комплексообразователя на уровне 0,1-0,2 моль/л, уровень рН среды 6-8. Оптимальная продолжительность процесса слабо зависит от типа используемого комплексообразователя. Для характеристики устойчивости полученных покрытий были поставлены модельные эксперименты по растворимости полученного микрокристаллического осадка основного карбоната цинка. Время появления аналитических концентраций ионов цинка в растворе составляет более двух месяцев. |
Члены исследовательской группы
|
№ |
ФИО |
Ученая степень |
Scopus AuthorID |
Web of Science (ResearcherID) |
ORCID ID |
| 1 |
Гоголь Даниил Борисович |
К.х.н. |
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=36169809200 |
https://orcid.org/0000-0002-1319-5818
|
|
| 2 |
Макашева Астра Мундуковна |
Д.х.н. |
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57210040092 |
https://orcid.org/0000-0003-2249-3435
|
|
| 3 |
Садырбеков Данияр Тлеужанович |
К.х.н. |
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56584596400 |
https://orcid.org/0000-0002-3047-9142
|
|
| 4 |
Рожковой Иван Евгеньевич |
|
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57193268750 |
https://orcid.org/0000-0001-5193-5904
|
|
| 5 |
Дюсембаева Ляйля Файзулаевна |
|
|
https://publons.com/researcher/3788015/lyailya-dyussembayeva/ |
https://orcid.org/0000-0003-3461-7327
|
| 6 |
Ишмиев Искандер Ильдусович |
|
|
|
Публикации по проекту за 2021 год:
1) Gogol D., Rozhkovoy I., Makasheva A., Sadyrbekov D. Kinetics of the deposition of copper ions on marble in the presence of a complexing agent // Book of abstr. of the 10th Rostocker International Conference: “Technical Thermodynamics: Thermophysical Properties and Energy Systems” (THERMAM 2021). - Rostock, Germany, 9-10 September 2021. - P. 100. - https://www.ltt.uni-rostock.de/storages/uni-rostock/Alle_MSF/LTT/Thermam/Abstract_Book_THERMAM_2021.pdf
Публикации членов исследовательской группы:
1) Гоголь Даниил Борисович, к.х.н. - научный руководитель проекта
Gogol D.B., Sadyrbekov D.T., Bissengaliyeva M.R. Thermodynamic properties of europium-doped BaLa2WO7-based compounds // Russian Journal of Inorganic Chemistry. - 2020. - Vol. 65, No. 5. - P. 674-680. - http://doi.org/10.1134/S0036023620050101 (IF2019 0.940, CiteScore percentile 49%).
Koizhanova A.K., Kenzhaliev B.K., Bisengalieva M.R., Mukusheva A.S., Gogol D.B., Abdyldaev N.N., Magomedov D.R. Calculation of thermodynamic and structural characteristics of gold and silver solvate complexes // Russian Journal of Inorganic Chemistry. - 2020. - Vol. 65, No. 7. - P. 1051-1060. - http://doi.org/10.1134/S0036023620070116
Bissengaliyeva M.R., Bekturganov N.S., Gogol D.B., Taimassova S.T. Low-temperature heat capacity and thermodynamic functions of natural chalcanthite // Journal of Chemical Thermodynamics. - 2017. - Vol. 111. - P. 199-206. - http://doi.org/10.1016/j.jct.2017.03.026
Bekturganov N.S., Gogol' D.B., Bisengalieva M.R., Mukusheva A.S., Koizhanova A.K., Osipovskaya L.L. Calculation of thermodynamic properties of gold and silver complexes of mixed composition // Russian Journal of Inorganic Chemistry. - 2014. - Vol. 59, No. 4. - P. 337–344. - http://doi.org/10.1134/S0036023614040032
Bissengaliyeva M.R., Knyazev A.V., Bekturganov N.S., Gogol D.B., Taimassova Sh.T., Sukurov B.M., Smolenkov Y.Y., Tashuta G.N. Crystal structure and thermodynamic properties of barium–thulium bismuthate with perovskite structure // Journal of the American Ceramic Society. - 2013. - Vol. 96. - P. 1883-1890. - http://doi.org/10.1111/jace.12304 (IF2019 3.502, CiteScore percentile 85%).
Bissengaliyeva M.R., Gogol D.B., Taymasova Sh.T., Bekturganov N.S. Measurement of heat capacity by adiabatic calorimetry and calculation of thermodynamic functions of standard substances: copper, benzoic acid, and heptane (for calibration of an adiabatic calorimeter) // Journal of Chemical & Engineering Data. - 2011. - Vol. 56. - P. 195-204. - http://doi.org/10.1021/je100658y (IF2019 2.369, CiteScore percentile 73%).
2) Макашева Астра Мундуковна, д.х.н.
Makasheva A.M., Malyshev V.P. Cluster-Associate Model for the Viscosity of Sodium Fluoride in Comparison with the Frenkel Model // Russian Metallurgy (Metally). - 2021. - Vol. 2021, No. 2. - P. 176-180. - http://doi.org/10.1134/S0036029521020154
Malyshev V.P., Makasheva A.M. Relationship between the cluster theory of liquids and the Frenkel–Andrade viscosity model // Russian Chemical Bulletin. - 2020. - Vol. 69, No. 7. - P. 1296-1305. - http://doi.org/10.1007/s11172-020-2901-9
Malyshev V.P., Makasheva A.M. Determination of the Dynamic Viscosity of Liquid Alloys from the Phase Diagram // Steel in Translation. - 2018. - Vol. 48, No. 9. - P. 578-584. - http://doi.org/10.3103/S0967091218090073
Malyshev V.P., Makasheva A.M. Description of dynamic viscosity depending on the alloys composition and temperature using state diagrams // Izvestiya Ferrous Metallurgy. - 2018. - Vol. 61, No. 9. - P. 743-749. - http://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-9-743-749
3) Садырбеков Данияр Тлеужанович
Sadyrbekov D., Saliev T., Gatilov Y., Seilkhanov T., Askarova S. Spatial structure and antimicrobial activity of cyclopropane derivative of limonene // Natural Product Communications. - 2018. - Vol. 13, No. 4. - P. 387-388. - http://doi.org/10.1177/1934578x1801300401
Kulakov I.V., Shulgau Z.T., Turdybekov K.M., Turdybekov D.M., Sadyrbekov D.T. Synthesis, steric structure, and biological activity of 5-methyl-2-(morpholin-4-ylamino)-5,6-dihydro-4H-1,3-thiazin-4-one // Russian Journal of General Chemistry. - 2015. - Vol. 85, No. 2. - P. 467-471. - http://doi.org/10.1134/S1070363215020188
Sadyrbekov D.T., Ryazantsev O.G., Kenesov B.K., Raldugin V.A., Atazhanova G.A., Adekenov S.M. Spectral properties of methyl-2-cis-lachnophyllate // Chemistry of Natural Compounds. - 2006. - Vol 42, No. 4. - P. 493-494. - http://doi.org/10.1007/s10600-006-0191-6
4) Дюсембаева Ляйля Файзулаевна
Доспаев М.М., Фигуринене И.В., Баешова А.К., Доспаев Д.М., Дюсембаева Л.Ф., Какенов К.С., Есенбаева Г.А. Механизм перехода CuO-CuS в вольтамперных и гальваностатических условиях в присутствии сульфидизатора сульфита натрия // Промышленность Казахстана. - 2016. - № 6 (99). - С. 80-84. - http://cmrp.kz/index.php?option=com_content&view=article&id=636&Itemid=118&lang=ru
Абуляисова Л.К., Алимбаева М.Т., Дюсембаева Л.Ф. Геометрическая анизотропия жидких кристаллов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2015. - № 114. - С. 584-584. - https://applied-research.ru/ru/article/view?id=7801
Abulyaissova L.K., Kenzhetayeva S.O., Alimbayeva M.T., Dyusembayeva L.Ph. Computer simulation of molecular interactions of nematic phenylpropargyloxybenzenes // International Journal of Applied and Fundamental Research. - 2013. - №2. - http://www.science-sd.com/455-24241
5) Рожковой Иван Евгеньевич
Fomin V.N., Dyussekeyeva A.T., Minayeva Y.V., Amanzholova B.A., Kassymov M.E., Rozhkovoy I.Y., Kargina N.A. Selective extraction of magnesium from asbestos-containing raw materials // Bulletin of the Karaganda University. Chemistry series. - 2018. - No. 92 (4). - P. 41-47. - https://chemistry-vestnik.ksu.kz/apart/2018-92-4/6.pdf
Fomin V.N., Aldabergenova S.K., Rustembekov K.T., Dik A.V., Kim Y.Y., Rozhkovoy I.Y. Method for increasing the accuracy of quantitative determination of iron by LIBS // Bulletin of the Karaganda University. Chemistry series. - 2018. - No. 91 (3). - P. 74-83. - https://chemistry-vestnik.ksu.kz/apart/2018-91-3/7.pdf
Gogol D.B., Rozhkovoy I.E., Ponomarev D.L., Fomin V.N.. Investigation of the processes of copper ions transition into a solution from oxide and sulfide compounds under the influence of organic complexing agents // Bulletin of the Karaganda University. Chemistry series. - 2017. - No. 88 (4). - P. 48-57. - https://chemistry-vestnik.ksu.kz/apart/2017-88-4/3.pdf
Fomin V.N., Gogol D.B., Rozhkovoy I.E., Ponomarev D.L. Quantum chemical and thermodynamic calculations of fulvic and humic copper complexes in reactions of malachite and azurite formation // Applied Geochemistry. - 2017 - Vol. 79. - P. 9-16. - http://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.02.002
6) Ишмиев Искандер Ильдусович
Ishmiev I.I., Aldangurova A.U., Khalikova Z.S., Aldabergenova S.K., Fomin V.N., Dik A.V., Batkov P.A. Low-temperature pyrolysis of polyethylene // Bulletin of the Karaganda University. Chemistry series. - 2016. - No. 81 (1). - P. 16-19. - https://chemistry-vestnik.ksu.kz/apart/2016-81-1/2.pdf
Fomin V.N., Belyaev S.V., Kargina N.A., Vlasova E.A., Rozhkovoy I.E., Ishmiyev I.I. Selective extraction of magnesium from chromium slime with ammonium chloride solution // Bulletin of the Karaganda University. Chemistry series. - 2014. - No. 76 (4). - P. 47-54. - https://chemistry-vestnik.ksu.kz/apart/srch/2014_chemistry_4_76_2014.pdf