АР09259337 Изучение устойчивости малорастворимых соединений переходных металлов при нанесении защитных покрытий на природные минералы и неорганические материалы
Актуальность темы связана со сравнительно малой изученностью процессов растворимости устойчивых покрытий из труднорастворимых соединений, также информация о произведениях растворимости соединений отсутствует, является неуточненной, или же представляет собой оценочную величину. В то же время эти данные востребованы в минералогии, геохимии, неорганическом синтезе и др. Новизна темы состоит в создании защитных покрытий с участием катионов переходных металлов, которые замещают катионы из материала субстрата (преимущественно кальций и магний).
Цель работы представляет собой нахождение оптимальных условий процессов осаждения малорастворимых переходных металлов в присутствии комплексообразователей на неорганические носители (карбонатные, сульфатные, силикатные), а также определение их физико-химических свойств.
Ожидаемые и достигнутые результаты
|
Шифр задания, этапа |
Ожидаемые результаты
|
Достигнутые результаты
|
|
3 |
Исследование процессов образования покрытий, содержащих переходные металлы, на силикатных материалах.
|
Получены данные о свойствах покрытий с переходными металлами на силикатных материалах (бетон, песчаник, сланцы). Исследованы процессы образования на силикатных материалах покрытий, содержащих медь, никель, кобальт и цинк.
|
|
3.1 |
Изучение условий осаждения соединений меди на поверхности силикатных материалов.
|
Определены оптимальные условия осаждения соединений меди на силикатных материалах.
Для определения оптимальных условий осаждения задавались концентрация меди и комплексообразователя в растворе, величина водородного показателя рН, продолжительность процесса. Количественным показателем протекания процесса осаждения являлось содержание осажденного элемента на поверхности материала, определяемое методом рентгенофлуоресцентного анализа. По итогам математической обработки результатов эксперимента были установлены значимые факторы и оптимальные условия для осаждения меди на силикатных материалах: концентрация меди на уровне 0,03-0,04 моль/л и уровень щелочности рН 7. |
|
3.2 |
Изучение условий осаждения соединений никеля на поверхности силикатных материалов.
|
Определены оптимальные условия осаждения соединений никеля на силикатных материалах.
Для определения оптимальных условий осаждения задавались концентрация никеля и комплексообразователя в растворе, величина водородного показателя рН, продолжительность процесса. Количественным показателем протекания процесса осаждения являлось содержание осажденного элемента на поверхности материала, определяемое методом рентгенофлуоресцентного анализа. По итогам математической обработки результатов эксперимента были установлены значимые факторы и оптимальные условия для осаждения никеля на силикатных материалах: концентрация никеля на уровне 0,01 моль/л и уровень щелочности рН 7. |
|
3.3 |
Изучение условий осаждения соединений кобальта на поверхности силикатных материалов.
|
Определены оптимальные условия осаждения соединений кобальта на силикатных материалах.
Для определения оптимальных условий осаждения задавались концентрация кобальта и комплексообразователя в растворе, величина водородного показателя рН, продолжительность процесса. Количественным показателем протекания процесса осаждения являлось содержание осажденного элемента на поверхности материала, определяемое методом рентгенофлуоресцентного анализа. По итогам математической обработки результатов эксперимента были установлены значимые факторы и оптимальные условия для осаждения кобальта на силикатных материалах: концентрация кобальта на уровне 0,04 моль/л и уровень щелочности рН 7. |
|
3.4 |
Изучение условий осаждения соединений цинка на поверхности силикатных материалов.
|
Определены оптимальные условия осаждения соединений цинка на силикатных материалах.
Для определения оптимальных условий осаждения задавались концентрация цинка и комплексообразователя в растворе, величина водородного показателя рН, продолжительность процесса. Количественным показателяем протекания процесса осаждения являлось содержание осажденного элемента на поверхности материала, определяемое методом рентгенофлуоресцентного анализа. По итогам математической обработки результатов эксперимента были установлены значимые факторы и оптимальные условия для осаждения цинка на силикатных материалах: концентрация цинка в растворе на уровне 0,03-0,04 моль/л и уровень щелочности рН 7. На основании изучения параметров растворимости синтетического гидроксосиликата меди определены стандартные значения термодинамических характеристик: энергия Гиббса ΔrG° (441.7±2.2 Дж/моль), энтропия ΔrS° (−1137±32 Дж/моль·К) и энтальпия ΔrH° (102.7±23.3 Дж/моль) в реакции растворения соединения. По итогам выполнения работ подготовлен и подан в НЦГНТЭ заключительный отчет по проекту. |
Члены исследовательской группы
Список публикаций
1) Gogol D.B., Rozhkovoy I.E., Sadyrbekov D.T., Aldabergenova S.K., Makasheva A.M. Kinetic aspects of malachite deposition on marble from copper lactate solutions // Comptes Rendus Chimie. - 2023. - Vol. 26. - P. 29-36. - https://doi.org/10.5802/crchim.220 (WoS quartile Q3, CiteScore percentile 56%).
2) Gogol D.B., Rozhkovoy I.E., Sadyrbekov D.T., Makasheva A.M. Deposition of transition metal onto carbonate materials surface: theoretical evaluation of optimal parameters // Eurasian Journal of Chemistry (ex. Bulletin of the Karaganda University. Chemistry series). - 2023. - Vol. 112, No. 4. - P. 82-90. - https://doi.org/10.31489/2959-0663/4-23-13 (CiteScore percentile 9%).
3) Gogol D.B., Makasheva A.M., Sadyrbekov D.T., Dyussembayeva L.F., Rozhkovoy I.E., Ishmiev I.I., Kaikenov D.A., Vorobkalo N.R. Solubility and thermodynamic properties of synthetic copper hydroxide sulfates (preprint) // Chemical Physics Impact. - 2023. - https://doi.org/10.2139/ssrn.4596698 (WoS quartile Q3, CiteScore percentile 39%).
4) Гоголь Д.Б., Садырбеков Д.Т., Дюсембаева Л.Ф., Земский О.И., Макашева А.М. Определение термодинамических свойств синтетических гидроксосульфатов меди // Сборник трудов Международной-научно-практической конференции «Инновации и комплексная переработка минерального сырья – актуальные составляющие диверсификации экономики», посвященной 30-летию РГП «НЦКПМС РК». - Алматы, Казахстан, 1-4 ноября 2023. - С. 73-74. - https://cmrp.kz/index.php/inovatins-ru/trudy-konferentsi
5) Gogol D.B., Makasheva A.M., Sadyrbekov D.T., Dyussembayeva L.F., Rozhkovoy I.E., Ishmiev I.I., Zemskiy O.I., Aldabergenova S.K. Evaluation of solubility and thermodynamic properties of synthetic nickel hydroxide carbonate // Journal of Solution Chemistry. - 2024. - Vol. 53, No. 12. - https://doi.org/10.1007/s10953-024-01406-3 (WoS quartile Q4, CiteScore percentile 27%).
6) Gogol D.B., Rozhkovoy I.E., Sadyrbekov D.T., Zemskiy O.I. The solubility and thermodynamic properties of synthetic hydroxysalts of transition metals // XXIV International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia, RCCT-2024. - Ivanovo, Russia, 1-5 July 2024. - P. 360. - https://rcct.isc-ras.ru/#block-views-block-collection-abstracts-block-1