С использованием высокотемпературного синтеза получены биметаллические катализаторы реакции восстановления кислорода (ORR) на основе многостенных углеродных нанотрубок, допированных фталоцианинами кобальта, меди и никеля, и модифицированных серебром (MWCNT_CoPc_Ag, MWCNT_CuPc_Ag и WMCNT_NiPc_Ag). Синтез был проведен при 9000C в атмосфере азота. Для определения физико-химических свойств синтезированных катализаторов были использованы методы сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, Рамановской спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и порошковой рентгеновской дифракции. Было изучено влияние высокотемпературного синтеза на текстурные и морфологические свойства материалов. Было показано, что физико-химические параметры материалов в значительной степени зависят от природы металла в составе исходного фталоцианина. Электрокаталитическая активность материалов была исследована методом линейной вольтамперометрии в трёхэлектродной ячейке с вращающимся дисковым электродом и оксидно-ртутным электродом сравнения. Катализатор MWCNT_CoPc_Ag показал высокую электрокаталитическую активность в реакции восстановления кислорода, сравнимую с активностью коммерческого платинового катализатора, а также высокую коррозионную устойчивость.
Идентификаторы и классификаторы
Электровосстановление кислорода (ORR) является одной из ключевых реакций в низкотемпературных топливных элементах [1] и металл-воздушных батареях, которые представляют собой перспективные источники энергии. Однако ORR имеет высокий энергетический порог и медленную кинетику [2], что требует использования эффективных и стабильных электрокатализаторов.
Список литературы
- Ferriday T.B. Alkaline fuel cell technology-A review / T.B. Ferriday, P.H. Middleton // International journal of hydrogen energy. 2021. V.46. N.35. P.18489-18510.
- Zhao T. Challenges in the activity and stability of Pt-based catalysts toward ORR / T. Zhao, E.G. Luo, X. Wang, J.J. Ge, C.P. Liu, W.Xing // Journal of Electrochemistry. 2020. V.26. N.1. P. 85-95.
- Guterman V.E. Pt-M/C (M= Cu, Ag) electrocatalysts with an inhomogeneous distribution of metals in the nanoparticles / V.E. Guterman, S.V. Belenov, A.Yu. Pakharev, M. Min, N.Yu. Tabachkova, E.B. Mikheykina, L.L. Vysochina, T.A. Lastovina // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. V.41. N.3. P. 1609-1626.
- Киракосян С.А. Деметаллизированные PtCu/C-катализаторы электровосстановления кислорода / С.А. Киракосян, А.А. Алексеенко, В.Е. Гутерман, И.Н. Новомлинский, В.С. Меньщиков, Е.В. Герасимова, А.Ю. Никулин // Электрохимия. 2019. Т.55. №.12. С. 1532-1542.
- Мауэр Д.К. Композиционные Pt/(SnO2/C)- и PtSnNi/C-катализаторы в реакциях электровосстановления кислорода и электроокисления спиртов / Д.К. Мауэр, С.В. Беленов, Л.М. Скибина, В.Е. Гутерман // Электрохимия. 2021. Т.57. №.8. С. 492-506.
- Zhao S. Carbon‐based metal‐free catalysts for key reactions involved in energy conversion and storage / S. Zhao, D.W. Wang, R. Amal, L. Dai // Advanced Materials. 2019. V. 31. V. 9. P. 1801526.
- Богдановская В.А. Углеродные нанотрубки, модифицированные кислород- и азотсодержащими группами, – перспективные катализаторы электровосстановления кислорода / В.А. Богдановская, М.В. Радина, О.В. Корчагин, Н.А. Капустина, Л.П. Казанский // Электрохимия. 2020. Т.56. №.10. С. 896-908.
- Богдановская В.А. Реакция электровосстановления кислорода на модифицированных углеродных нанотрубках в щелочном электролите / В.А. Богдановская, И.Е. Вернигор, М.В. Радина, Н.В. Панченко, В.Н. Андреев // Электрохимия. 2022. Т.58. №.9. С. 523-534.
- Linge J. M. Oxygen reduction on silver catalysts electrodeposited on various nanocarbon supports / J.M. Linge, H. Erikson, M. Merisalu, V. Sammelselg, K. Tammeveski // SN Applied Sciences. 2021. V.3. N.2. P. 263.
- Ji D. Nitrogen-doped graphene wrapped around silver nanowires for enhanced catalysis in oxygen reduction reaction / D. Ji, Y. Wang, S. Chen, Y. Zhang, L. Li, W. Ding, Z. Wei // Journal of Solid State Electrochemistry. 2018. V.22. N.7. P. 2287-2296.
- Deng X. Synthesis of silver@ platinum-cobalt nanoflower on reduced graphene oxide as an efficient catalyst for oxygen reduction reaction / X. Deng, S. Yin, Z. Xie, F. Gao, S. Jiang, X. Zhou // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Т.46. – №.34. P. 17731-17740.
- Yang S. Recent advances in electrocatalysis with phthalocyanines / S. Yang, Y. Yu, X. Gao, Z. Zhang, F. Wang // Chemical Society Reviews. 2021. V.50. N.23. P. 12985-13011.
- Morozan A. Catalytic activity of cobalt and iron phthalocyanines or porphyrins supported on different carbon nanotubes towards oxygen reduction reaction / A. Morozan, S. Campidelli, A. Filoramo, B. Jousselme, S. Palacin // Carbon. 2011. V.49. N.14. P. 4839-4847.
- Yu Z. Intramolecular electric field construction in metal phthalocyanine as dopant-free hole transporting material for stable perovskite solar cells with > 21% efficiency / Z. Yu, L. Wang, X. Mu, C.C. Chen, Y. Wu, J. Cao, Y. Tang // Angewandte Chemie International Edition. 2021. V. 60. N.12. P. 6294-6299.
- Kim S.W. Metal-free phthalocyanine as a hole transporting material and a surface passivator for efficient and stable perovskite solar cells / S.W. Kim, G. Kim, C.S. Moon, T.Y. Yang, J. Seo // Small Methods. 2021. V.5. N.5. P. 2001248.
- Kumar Y. Bifunctional oxygen electrocatalysis on mixed metal phthalocyanine-modified carbon nanotubes prepared via pyrolysis / Y. Kumar, E. Kibena-Põldsepp, J. Kozlova, M. Rähn, A. Treshchalov, A. Kikas, V. Kisand, J. Aruväli, A. Tamm, J.C. Douglin, S.J. Folkman, I. Gelmetti, F.A. Garcés-Pineda, J.R. Galán-Mascarós, D.R. Dekel, K. Tammeveski //ACS Applied Materials & Interfaces. 2021. V.13. N.35. P. 41507-41516.
- Shirley D.A. High-resolution X-ray photoemission spectrum of the valence bands of gold / D.A. Shirley // Physical Review B. 1972. V.5. N.12. P. 4709.
- Thommes M. Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report) / M. Thommes, K. Kaneko, A.V. Neimark, J.P. Olivier, F. Rodriguez-Reinoso, J. Rouquerol, K.S.W. Sing // Pure and applied chemistry. 2015. V.87. N.9-10. P. 1051-1069.
- Guo D. Active sites of nitrogen-doped carbon materials for oxygen reduction reaction clarified using model catalysts / D. Guo, R. Shibuya, C. Akiba, S. Saji, T. Kondo, J. Nakamura // Science. 2016. V.351. N.6271. P. 361-365.
- Rocha I.M. Bifunctionality of the pyrone functional group in oxidized carbon nanotubes towards oxygen reduction reaction / I.M. Rocha, O.S.G.P. Soares, J.L. Figueiredo, C. Freire, M.F.R. Pereira // Catalysis Science & Technology. 2017. V.7. N.9. P. 1868-1879.
- Wu K.H. Revisiting oxygen reduction reaction on oxidized and unzipped carbon nanotubes / K.H. Wu, D.W. Wang, I.R. Gentle // Carbon. 2015. V.81. P. 295-304.
- Zhang H.B. Raman spectra of MWCNTs and MWCNT-based H2-adsorbing system / H.B. Zhang, G.D. Lin, Z.H. Zhou, X. Dong, T. Chen // Carbon. 2002. V.40. N.13. P. 2429-2436.
- Pourali P. The effect of temperature on antibacterial activity of biosynthesized silver nanoparticles / P. Pourali, M. Baserisalehi, S. Afsharnezhad, J. Behravan, R. Ganjali, N. Bahador, S. Arabzadeh // Biometals. 2013. V.26. N.1. P. 189-196.
- Matveev V.V. Cobalt nanoparticles with preferential hcp structure: A confirmation by X-ray diffraction and NMR / V.V. Matveev , D.A. Baranov, G.Yu. Yurkov, N.G. Akatiev, I.P. Dotsenko, S.P. Gubin //Chemical Physics Letters. 2006. V.422. N.4-6. P. 402-405.
- Suarez S. A high temperature X-ray diffraction study of the influence of MWCNTs on the thermal expansion of MWCNT/Ni composites / S. Suarez, E. Ramos-Moore, F. Mücklich // Carbon. 2013. V.51. P. 404-409.
- Theivasanthi T. X-ray diffraction studies of copper nanopowder / T. Theivasanthi, M. Alagar // arXiv preprint arXiv:1003.6068. 2010. https://doi.org/10.48550/arXiv.1003.6068
- Vinogradov, K.Y. Quantum-Chemical Modeling of the Catalytic Activity of Graphene Doped with Metal Phthalocyanines in ORR / K.Y. Vinogradov, A.V. Bulanova, R.V. Shafigulin, E.O. Tokranova, H. Zhu // Catalysts. 2022. V.12. N.7. P. 786.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Предложена содержательная постановка задачи анализа, сложной иерархической системы очистки сточных вод фосфорного производства, отличающаяся учётом осаждения шлама элементарного фосфора и механических примесей. Разработаны методы принятия решений по очистке загрязненных фосфором и другими токсичными примесями сточных вод до санитарных норм, учитывающие вводимые реагенты, а также повышенную минерализацию воды, которую без многократного разбавления невозможно сбросить в водоём, ни повторно использовать в производстве. Представлен аппаратный инжиниринг сложной системы очистки сточных вод фосфорного производства. Обнаружено, что для механической очистки стоков от элементарного фосфора и взвешенных веществ и для улучшения осаждения частиц применяются в качестве коагулянта железный купорос, действие которого по механизму, аналогично широко применяемому для очистки вод сернокислому алюминию.
В статье показан разработанный метод проведения исследований влияния концентрации раствора бромисто-бромного железа на расход электроэнергии и выход брома. Эффективность использования электролизера закрытого типа с разделением катодного и анодного пространства с помощью диафрагмы. Исследование показало, что при снижении концентрации раствора уменьшается расход электроэнергии и увеличивается полнота протекания реакций восстановления и окисления.
В работе приводится общая оценка воздействия производственной деятельности горнопромышленного комплекса на окружающую среду, в частности поверхностного стока, образующегося при инфильтрации атмосферных осадков через «тело» отвалов. Как правило, дренажные и производственные стоки представляют собой высокоминерализованные рассолы многокомпонентного состава, которые со временем меняют гидрогеологические и гидрологические условия в районе месторождения и ухудшают качество подземных и поверхностных вод. Исходя из этого основным этапом работы с полиметаллическими рудами любого формата является установление точного химического состава руды, определяющего дальнейшие этапы её обработки, способы получения концентрата и методы купирования экологических угроз.
В данной работе рассматривается два подхода к аналитическому изучению рудных материалов – в экспресс-лаборатории и в пробирно-аналитической лаборатории (ПАЛ). Отмечаются особенности обоих подходов и представляется сравнительная оценка затрат на проведение лабораторных исследований. Сравнивается безопасность работ для окружающей среды.
В данной статье изучается применение реактора для получения технического этилового спирта, как основного аппарата. Подробно рассмотрена схема получения этилового спирта, дана характеристика целевого продукта – технического спирта, рассмотрены основные химические и физические свойства исходных веществ – этилена и водяного пара. Подробно рассмотрена конструкция и правила работы реактора гидратации этилена, как основного аппарата производства. Представлен материальный баланс процесса производства, материальный и конструктивный расчет реактора, применяемого в производстве, его математическая модель и модельный эксперимент в программе Mathcad, а так же его габаритные характеристики.
Водный фонд Саратовской области насчитывает около 3,5 тысяч поверхностных водных объектов – рек, озер, водохранилищ, прудов, но главной водной артерией области является река Волга, представленная на территории области двумя водохранилищами (Саратовским и Волгоградским). Основной причиной загрязнения водоемов продолжает оставаться сброс загрязненных сточных вод в результате недостаточного строительства очистных канализационных сооружений в городах и рабочих поселках области, а также состояние существующих очистных сооружений, требующих реконструкции. В работе представлен анализ экологической безопасности водных объектов на территории Саратовской области за 2010 и 2021 года. Несмотря на технологический прогресс, по-прежнему к числу общих водоохранных проблем относится проблема охраны и рационального использования малых рек. Её значение определяется важной природообразующей и экологической ролью малых рек, разносторонним хозяйственным использованием водных ресурсов малых рек.
Представлена краткая характеристика современного состояния радиационных технологий очистки воды, обозначены основные направления развития названных технологий. Приведены основные результаты теоретических и экспериментальных исследований воздействия радиации и радиоактивности на воду и примеси, содержащиеся в ней. Обосновано предположение о принципиальной схожести химических преобразований, протекающих в водных системах при использовании лазерных, плазменных, кавитационных и радационных технологий. Отмечено, что при высоких концентрациях ненасыщенных молекул в сточных водах могут образовываться полимеры и других соединения. Подчеркнута необходимость проведения более детальных исследований процессов преобразования сложных органических соединений под воздействием радиации.
В настоящей работе дана химико-экологическая оценка техногенных вод ликвидированных предприятий угледобычи пос. Тавричанка Приморского края. Показано, что они могут служить источником загрязнения окружающей среды. По общим гидрохимическим показателям превышений предельно допустимых концентраций отмечено не было. Зафиксировано превышение ПДК по никелю, кобальту и марганцу в отдельных пробах. Впервые проведен анализ содержания сурьмы в водах Тавричанского угольного месторождения. Исследования показали, что концентрация сурьмы не превышает допустимых норм во всех образцах. Количество Sb в воде, отобранной в районе террикона, находится на уровне ПДК. Приведена оценка содержания сурьмы в техногенных водах Партизанского каменноугольного бассейна. Сравнительный анализ показал, что данные воды отличаются большим содержанием сурьмы относительно проб, отобранных в пос. Тавричанка.
Статья рассматривает инновационные методы обработки и утилизации пластиковых отходов, такие как пиролиз, гидролиз и биоразложение, и их перспективы использования. Каждый метод представляет собой уникальный подход к проблеме пластикового загрязнения окружающей среды и имеет свои преимущества и особенности. Пиролиз предлагает эффективное разложение пластика на ценные продукты, гидролиз использует воду или пар для расщепления пластиковых материалов, а биоразложение осуществляется за счет участия микроорганизмов. Каждый из этих методов способен снизить объем пластиковых отходов, сократить негативное воздействие на окружающую среду и обеспечить дополнительные источники энергии или сырья. Для успешной реализации этих методов необходимо дальнейшее исследование, разработка и внедрение соответствующей инфраструктуры.
Интерес к микроэлементам основан на выявленной возможности их применения как средств для профилактики и лечения различных заболеваний. Современный этап развития фармации и медицины характеризуется увеличением исследований, направленных на изучение влияния микроэлементов и их действия. Особенности использования микроэлементов растительного сырья являются перспективным направлением науки. Одними из приоритетных растений для изучения являются Scutellaria baicalensis и Scutellaria galericulata. Цель. Провести определение содержания микроэлементов в растительном сырье (надземной части) Scutellaria baicalensis и Scutellaria galericulata. Материалы и методы. В качестве объектов для анализа были использованы надземные части двух видов растений семейства Lamiáceae, а именно: Scutellaria baicalensis и Scutellaria galericulata, собранные и заготовленные на территории Астраханской области (2019 г.). Количественное определение содержания микроэлементов проводилось фармакопейным методом атомно-эмиссионной спектрофотометрии (ОФС.1.2.1.1.0004.15). Результаты. Проведено определение содержания микроэлементов в надземных частях Scutellaria baicalensis и Scutellaria galericulata. Процентные содержания биогенных элементов имеют небольшие значения, что может характеризовать их дальнейшее применение без явной возможности превышения предельно допустимых концентраций микроэлементов. В исследуемом сырье наибольшую концентрацию имеют титан, железо и марганец. Заключение. Полученные результаты о содержании биогенных элементов в растительном сырье Scutellaria baicalensis и Scutellaria galericulata, позволяют определить перспективность более детального исследования данного сырья с целью изучения фармакологической активности и расширения списка показаний к применению.
Разработка новых синтетических пищевых красителей, обладающих стабильностью и насыщенностью цвета, а главное безопасных для организма человека, является одной из актуальных задач химической промышленности. Интерес для широкого применения могут представлять цианиновые красители, относящиеся к группе теллурорганических соединений (ТОС). Причем обнаруженное многообразие биологических эффектов теллурсодержащих цианиновых красителей предполагает большие возможности их применения не только в пищевой отрасли, но и в производстве высокоэффективных фармакологических препаратов. В представленной работе впервые исследовано влияние четырех новых, синтезированных в лаборатории кафедры химии ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный технический университет». теллурсодержащих веществ на показатели интенсивности окислительных процессов в тканях крыс.
Постановка эксперимента произведена адекватно, для идентификации маркеров окислительных повреждений липидов и белков использованы общепринятые биохимические методы, статистическая обработка и графическое представление полученных экспериментальных данных достаточно корректны. Показано, что все исследованные производные ТОС существенно увеличивают интенсивность перекисного окисления липидов в эритроцитах и гепатоцитах, о чем свидетельствует многократное повышение в них концентрации малонового диальдегида. При этом в печени они снижают уровни маркеров окислительных модификаций белков и изменяют концентрации ключевого антиоксиданта – глутатиона в направлении, зависящем от природы ТОС. В статье дана интерпретация выявленных закономерностей со ссылками на зарубежную и отечественную литературу, что позволяет обоснованно планировать дальнейшие исследования в этой области. Выраженные прооксидантные свойства изученных теллурсодержащих веществ позволяют автором предположить возможность их дальнейшего применения в качестве эффективных средств противобактериальной, противовирусной и противоопухолевой терапии.
В последнее время большое значение придается эффективному и комплексному использованию местных полезных ископаемых для получения новых химических веществ. Основной целью данной работы является комплексная переработка доломитов месторождений Туркменистана, а также выделение соединений магния из высокоминерализованных сточных вод йодобромной промышленности. В данной статье проведен ряд исследований по получению таких соединений как оксид магния из доломита, высокоминерализованных сточных вод. Основными источниками магнезиальных веществ нашей страны являются доломиты Келетинских, Койтендагских месторождений и высокоминерализованные йодобромные промышленные воды. Исследован способ переработки доломитов путем регулирования рН суспензии, получаемой при кислотной гидратации обожженного доломита с получением индивидуальных продуктов МgО и Са(NО3)2 и предложена принципиальная схема переработки доломитов данным способом. Кроме того, в данной работе приведены основные результаты по извлечению ионов магния из рассолов йодобромной промышленности.
Издательство
- Издательство
- ИЗДАТЕЛЬСТВО "МАНУСКРИПТ"
- Регион
- Россия, Ростов-на-Дону
- Почтовый адрес
- 344114, Ростовская обл, г Ростов-на-Дону, ул Боряна, д 20, кв 24
- Юр. адрес
- 344114, Ростовская обл, г Ростов-на-Дону, ул Боряна, д 20, кв 24
- ФИО
- Алагаева Джамиля Юсуповна (ДИРЕКТОР)
- Сайт
- https://naukavak.ru/