CC BY
17
На рис.1. а представлен характерный спектр для наночастиц Fe с тремя полосами оптического поглощения 1j~220 нм, 12~270 нм, 12 ~290 нм, 13~340 нм. Спектр наночастиц Ni (рис.1. б) содержит более узкую полосу поглощения при Xj—220 нм, мало интенсивную полосу с 12~270 нм и слабо выраженную полосу с 13~395 нм.
Таблица 1. Изменение интенсивности ОП ОМР биметаллических НЧ при максимумах длин волн в зависимости от соотношения Fe/Ni
Сравнение интенсивности полос поглощения спектров на рис.2 (а, б, в) и данные таблицы 1, показывают, что для всех биметаллических частиц проявляется полоса оптического поглощения при ^тах=425 нм, интенсивность которой увеличивается с увеличением содержания N1 в обратно мицеллярной системе (ОМС) [3]. А интенсивность полосы при Хтах=270 нм у биметаллических наночастиц возрастает с увеличением содержания Бе в ОМС, что наблюдается при соотношении Ре/№=2:1.
Однако, более полная информация о различии свойств металлических и биметаллических НЧ дает сравнение вольтамперных характеристик (ВАХ), которые представлены на рис. 3 и рис.4.
Биметалл 1 —995 ^max нм ^max 270 нм ^max 425 нм
Fe/Ni (1:1) 2,13 0,72 0,25
Fe/Ni (1:2) 2,10 0,62 0,32
Fe/Ni (2:1) 1,99 0,79 0,27
Рис. 3. ВАХ металлических НЧ, измеренных на одноразовых планарных электродах в водном 0.5 М растворе Н2SO4 при
использовании потенциостата 1РС-Рго МЕ
Рис. 4. ВАХ биметаллических НЧ, измеренных на одноразовых планарных электродах в водном 0.5 М растворе Н^04
при использовании потенциостата 1РС-Рго МЕ
Для измерения ВАХ металлических и биметаллических НЧ необходимо провести подготовку гибкого одноразового планарного электрода для нанесения исследуемого материала. А именно, покрыть электрод проводящим лаком «Цаноплак». Измерение электрокаталитической активности осуществлялось при помощи электрохимической стеклянной ячейки (рис. 5) заполненной 0,5 М раствором H2SO4, одноразового планарного электрода (выполнен в МГУ), вспомогательного (платинированного) электрода и электрода сравнения (хлор-серебрянный).
Анализ представленных зависимостей вольтамперных характеристик показывает, что каталитическая активность процессов, протекающих на «планарных» электродах, модифицированных наночастицами металлов в области потенциалов -
800 mV выше у НЧ №, а процессов в области потенциалов +200 mV выше у электродов с НЧ Fe
[4].
Платинированный электрод
Электролит
Рис. 5. Электрохимическая ячейка
На рис.3. б) представлены данные В/А характеристики биметаллических НЧ Fe/Ni, сравнение которых показывает аномальное увеличение каталитической активности именно биметаллических НЧ Fe/Ni при соотношении 2:1.
Щербатова Евгения Владимировна, студентка 5 курса факультета Института материалов современной энергетики и нанотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Скрипкин Кирилл Сергеевич, студент магистратуры инженерного факультета кафедры кибернетики и мехатроники РУДН, Россия, Москва.
Чекмарь Дмитрий Викторович, аспирант ИФХЭ им. А.Н. Фрумкина, Россия, Москва.
Ревина Александра Анатольевна, д.х.н., в.н.с. лаборатории электронных и фотонных процессов в полимерных наноматериалах ИФХЭ им. А.Н. Фрумкина, Россия, Москва.
Магомедбеков Эльдар Парпачевич, к.х.н., директор Института материалов современной энергетики и нанотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1. Ревина А.А. Патент РФ №2312741. Бюл. №35. 20.12.2007.
2. Ревина А.А. Адсорбция и окислительные процессы в современных технологиях // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2009. Т. 45. №1. С.58-63.
3. Щербатова Е.В., Чекмарь Д.В., Ревина А.А. Оптические и адсорбционные свойства наночастиц железа, полученных в обратных мицеллах методом химического и радиационно-химического восстановления ионов //Успехи в химии и химической технологии. Т. XXIX. 2015. № 6. С. 30-32.
4. Ревина А.А., Лебедева М.В., Швецов А.А., Раков Э.Г. Электрокаталитические свойства углеродных материалов с наночастицами железа, полученными на основе реакции химического и радиационно-химического восстановления. // Нанотехнологии, наука и производство. 2013. №1 (22), С.62-69.
Shcherbatova Evgeniya Vladimirovna*, Chekmar Dmitry Victorovich, Revina Alexandra Anatolievna, Magomedbekov Eldar Parpachevich.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: evgenya_1093@mail.ru
SYNTHESIS AND PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF METAL NANOPARTICLES OF IRON, NICKEL AND BIMETALLIC NANOPARTICLES Fe/Ni
Abstract
The formation and optical properties of Fe NP, Ni NP and bimetallic Fe/Ni NP obtained by chemical reduction of metal ions in reverse micellar solutions in the presence of oxygen and flavonoid quercetin have been studied. The basic idea of this method is that by appropriate monitoring and control synthesis parameters can be obtained nano-sized particles with new physico-chemical properties and anomalous magnetic and electrocatalytic activity.
Keywords: nanoparticles; reversed micellar solutions; bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate sodium; quercetin; solvated electron.
УДК 66.096.3
Э. П. Магомедбеков1, Д. Ю. Белкин2, И. Л. Растунова1*, И. Л. Селиваненко1
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9
2 ФГУП «Производственное объединение «Маяк», Озерск, Россия 456780, г. Озерск Челябинской области, пр. Ленина, д. 31 * e-mail: rastunov@rctu.ru
ДЕПРОТИЗАЦИЯ ТЯЖЕЛОВОДНОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ФГУП «ПО «МАЯК» МЕТОДОМ РЕКТИФИКАЦИИ ВОДЫ ПОД ВАКУУМОМ
Представлены результаты исследований и перспективы использования регулярных и нерегулярных контактных устройств для повышения эффективности процесса депротизации тяжелой воды на ФГУП «ПО Маяк».
Ключевые слова: ректификация воды, регулярная рулонная ленточно-винтовая насадка, депротизация.
Тяжелая вода, характеризуясь высокой теплоемкостью и являясь апротонным растворителем, обладает низким сечением захвата тепловых нейтронов. По замедляющей способности в отношении нейтронов D2O в 3-4 раза эффективнее графита, чем обусловлено использование тяжелой воды в ядерной энергетике в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя в энергетических и исследовательских ядерных реакторах [1]. Как известно, для обеспечения работы реактора в установленном диапазоне мощности концентрация дейтерия должна быть не менее 99%, а нормальное рабочее значение изотопной чистоты замедлителя составляет 99,8 ат.%.
В настоящее время в России существует единственный промышленный тяжеловодный реактор ЛФ-2 на ФГУП «ПО «Маяк» [2].
Поддержание необходимого уровня
концентрации дейтерия в тяжеловодном теплоносителе ЛФ-2 обеспечивается работой установки РУ, представляющей собой каскад колонн
ректификации воды под вакуумом. До 2012 года в составе каскада РУ работали 4 ректификационные колонны с тарельчатыми контактными устройствами (колонны 2-5 на рис. 1), первая из которых включала в себя концентрирующую и исчерпывающую части, а остальные работали в режиме исчерпывания по дейтерию. При этом отбор отвала с концентрацией дейтерия 4-5 ат.% осуществлялся из верха колонны 5, что приводило к накоплению слабых тяжеловодных сливов [3]. Под руководством РХТУ им. Д.И. Менделеева была проведена модернизация каскада путем включения в него колонны 6-1 с нерегулярной спирально-призматической насадкой с размером элемента 3x3x0,2 мм. Проведенная модернизация позволила увеличить КПД исчерпывающей части каскада с 59 % до 70,5 % и снизить концентрацию дейтерия в отвале до 0,1 ат.%, что сняло проблемы накопления слабых тяжеловодных сливов на установке РУ ФГУП «ПО «Маяк».
Рис.1. Принципиальная схема каскада РУ после модернизации: 2* - нижняя (концентрирующая дейтерий) часть колонны №2; 2** - верхняя (исчерпывающая по дейтерию) часть колонны №2; 3, 4, 5, 6-1 - концентрирующие по протию (исчерпывающие по дейтерию) колонны; И2-И6 - нижние узлы обращения потока (испарители); К2-К6 - верхние узлы обращения потока (дефлегматоры)
