CC BY
24
Успехи в хцмии и химической технологии. ТОМ XXXIII. 2019. № 1
УДК 544.77 Юртов Е.В.
ОСНОВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА КАФЕДРЕ НАНОМАТЕРИАЛОВ И НАНОТЕХНОЛОГИИ РХТУ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
Юртов Евгений Васильевич, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой наноматериалов и нанотехнологии e-mail: nanomaterial@mail.ru;
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь, д. 9
В работе рассматриваются основные направления исследований на кафедре наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д.И..Менделеева.
Ключевые слова: наноматериалы. РХТУ им. Д.И.Менделеева
MAIN AREAS OF RESEARCH IN THE DEPARTMENT OF NANOMATERIALS AND NANOTECHNOLOGY OF MENDELEEV UNIVERSITY
Yurtov E.V.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The paper discusses the main areas of research in the Department of nanomaterials and nanotechnology of Mendeleev University
Keywords: nanomaterials, Mendeleev University
Самоорганизующиеся наноструктуры
поверхностно-активных веществ, такие как мицеллярные системы, микроэмульсии, лиотропные жидкие кристаллы и наноэмульсии, являются перспективными средами для химической технологии и медицины [1-6]. На основе самоорганизующихся наноструктур ПАВ можно создать функциональные наноматериалы путем введения нужных реагентов (например, экстрагентов, реагентов для химических реакций, биологически-активных веществ и т.д.).
В медицине самоорганизующиеся
наноструктуры ПАВ предлагаются как системы для адресной доставки лекарственных веществ. Изучены свойства органогелей из обратных мицелл, липотропных жидких кристаллов и микроэмульсий на основе лецитина - распространенного ПАВ природного происхождения, основного липидного компонента клеточных мембран. Для использования в медицине и косметике предложены составы органогелей в системе лецитин - вазелиновое масло -вода, жидких кристаллов в системах лецитин -вазелиновое масло - вода и лецитин - жирное растительное масло - эфирное растительное масло -вода и микроэмульсий в системе лецитин -олеиновая кислота - вазелиновое масло - жирное растительное масло - эфирное растительное масло -вода.
В качестве носителей биологически активных веществ особый интерес представляют наноэмульсии с размером капель дисперсной фазы 15-70 нм. Такие нанокапсулы, состоящие из жидкого ядра, окруженного твердой оболочкой, перспективны для инкапсулирования лиофильных лекарственных веществ. Капли наноэмульсии с
твердой оболочкой из молекул ПАВ проникают в клетки, поэтому возможно их использование для доставки лиофильных лекарственных средств в раковые клетки. Оболочка нанокапсул состоит из доменов с различной температурой плавления, что позволяет их использовать в качестве носителей с настраиваемым действием. При адресной доставке будет происходить либо пролонгированное высвобождение лекарственных соединений, либо импульсный выход непосредственно в пораженной области.
Высокопористый полимерный композиционный материал с магнитными свойствами для устранения разливов нефтепродуктов с поверхности воды. Разработанный сорбент представляет собой высокопористый полимерный материал с заданной пористостью от 80 до 95 об.% и с заданным размером пор. Структура пор - открытая.
Сорбент изготавливается из полимерных материалов, обладающих ярко выраженными гидрофобными свойствами. В полимерную матрицу по специальной технологии инкорпорируются магнитные наночастицы, которые придают материалу магнитные свойства. Конечный продукт может формоваться в виде гранул, стержней, листов различной толщины в зависимости от практических целей и конструкции нефтесборщика.
Благодаря магнитным свойствам повышается скорость и эффективность сбора отработанного сорбента. После сбора нефти плавучесть сорбента полностью сохраняется.
В химической технологии самоорганизующиеся наноструктуры ПАВ могут использоваться для разработки новых и усовершенствования существующих процессов разделения веществ. На
Успехи в хцмии и химической технологии. ТОМ XXXIII. 2019. № 1
кафедре был предложен метод микроэмульсионного выщелачивания - метод извлечения веществ из твёрдого сырья путём его обработки экстрагент-содержащей микроэмульсией [7,8].
За прошедшие годы на кафедре проведен широкий спектр исследований нанодисперсионных структур в системах с соединениями металлов, что открывает новые возможности для получения материалов с новыми свойствами [9-11]. Следует отметить разработку терморегулирующих покрытий, содержащих неорганические наночастицы, с улучшенными эксплуатационными и адгезионными свойствами для космических аппаратов. С 2010 года ведутся работы по получению нанокомпозитных покрытий, содержащих наночастицы оксида железа, для ракетно-космической техники. [12].
Разработанное с АО «Композит» терморегулирующее покрытие с наночастицами нанесено на штатные изделия АО «НПП «Геофизика-Космос» и на приборы ООО НПЛ «Метропир» для работы в космосе.
Для полученных наночастиц оксидов железа были разработаны способы модифицирования поверхности наночастиц, были разработаны способы контролируемого создания оболочки диоксида кремния на наночастицах.
Активно проводятся работы в области создания устойчивых дисперсий наночастиц оксидов железа (магнитные жидкости) с различными дисперсионными средами.
Модифицирование магнитных наночастиц оксидов железа люминесцентными веществами позволило приблизиться к созданию средств для люминесцентной магнитной дефектоскопии, обладающих повышенной способностью к обнаружению малоразмерных дефектов в материалах.
Использование наночастиц соединений металлов в качестве наполнителей к полимерам позволяет значительно изменять их физико-химические свойства и получать новые материалы с высокими эксплуатационными характеристиками.
Перспективное направление применения таких добавок в качестве замедлителей горения полимерных материалов [13, 14]. Эффективность действия наночастиц соединений металлов основана на различных механизмах. Наночастицы разлагаются или плавятся с большим поглощением тепла и выделением негорючих газов и паров воды. Наночастицы соединений металлов подавляют процессы дымобразования, способствуют образованию коксового остатка, а также влияют на формирование защитного слоя, обеспечивающего изоляцию полимера от пламени и кислорода. Они способствуют деактивации активных частиц, ответственных за развитие цепного процесса горения.
Список литературы
1. Королева М. Ю., Юртов Е. В. Наноэмульсии: свойства методы получения и перспективные
области применения // Успехи химии. 2012. Т. 81. № 1. С. 21-43.
2. Koroleva M., Nagovitsina T., Yurtov E. Nanoemulsions stabilized by non-ionic surfactants: stability and degradation mechanisms // Physical Chemistry Chemical Physics. 2018. Vol. 20. P. 1036910377
3. Мурашова Н.М., Юртов Е.В. Лецитиновые органогели как перспективные функциональные наноматериалы // Российские нанотехнологии, 2015. Т.10. № 7-8. С. 5-14.
4. Юртов Е.В., Мурашова Н.М. Лецитиновые органогели в углеводородном масле // Коллоидный журнал. 2003. № 1. С.124-128.
5. Kuzmin A.V., Yurtov E.V. Liquid crystals of lithium dodecylbenzenesulfonate for electric double layer capacitors. //Electrochimica Acta. 2016. V. 187. P. 98-103.
6. Юртов Е.В., Королева М.Ю. Экстракционные жидкие мембраны. //Мембраны и мембранные технологии. 2014. Т. 4. № 3. С. 163.
7. Юртов Е.В., Мурашова Н.М. Выщелачивание металлов экстрагент-содержащими микроэмульсиями // Химическая технология. 2010. Т.11. № 8. C. 479-483.
8. Murashova N.M., Levchishin S.Yu., Yurtov E.V. Leaching of metals with microemulsions containing bis-(2-ethyhexyl)phosphoric acid or tributylphosphate // Hydrometallurgy. 2018. V.175. P. 278-284
9. Muradova A.G., Zaytseva M.P., Sharapaev A.I., Yurtov E.V. Influence of temperature and synthesis time on shape and size distribution of Fe3O4 nanoparticles obtained by ageing method //Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2016. Т. 509. P. 229-234.
10. Lukashova N.V., Savchenko A.G., Yagodkin Yu.D., Muradova A.G., Yurtov E.V. Investigation of structure and magnetic properties of nanocrystalline iron oxide powders for use in magnetic fluids //Journal of Alloys and Compounds. 2014. Т. 586. № SUPPL 1. P. S298-S300.
11. Avdeeva A.V., Zang X., Muradova A.G., Yurtov E.V. Formation of Zink-Oxide nanorods by the precipitation method//Semiconductors. 2017. V. 51. № 13. P. 1724-1727.
12. Strapolova V.N., Yurtov E.V., Muradova A.G., Sharapaev A.I.. Effect of Magnetite Nanoparticles' Modification on Optical Properties of Solar Absorber Coatings//Journal of Spacecraft and Rockets, Vol. 55, No. 1, 2018, pp. 49-53.
13. Sertsova A. A., Marakulin S. I., Yurtov E. V. Metal Compound Nanoparticles: Flame Retardants for Polymer Composites // Russian Journal of General Chemistry. 2017. Vol. 87. No.6. P. 1395-1402.
14. Серцова А.А., Маракулин С.И., Юртов Е.В. Наночастицы соединений металлов - замедлители горения для полимерных композиционных материалов. Российский химический журнал. 2015. Т. 59. № 3. С. 78-85.
