Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Львов Юрий Михайлович США, Россия
Номер договора
14.Z50.31.0035
Период реализации проекта
2017-2021
20
Количество специалистов
35
научных публикаций
Общая информация

В связи с ужесточением требований к эксплуатационным и экологическим характеристикам катализаторов, материалов и реагентов, используемых в нефтегазовой отрасли, возникает необходимость в разработке принципиально новых подходов для их получения. С технической точки зрения современные наноматериалы на основе синтетических фуллеренов, углеродных нанотрубок способны удовлетворить все возрастающим требованиям отрасли, однако малые объемы производства, высокая себестоимость, а также высокая токсичность не позволяют в ближайшие годы рассматривать их в качестве серьезной альтернативы традиционным материалам и реагентам. Сотрудники лаборатории изучают алюмосиликатные нанотрубки, составляющих основу природного минерала галлуазита. Галлуазит можно использовать в качестве носителя для катализаторов, ингибиторов коррозии, биоцидов, лекарственных препаратов и др. К преимуществам галлуазита можно отнести низкую стоимость, объемы производства до 60 000 т и хорошую биосовместимость.

Название проекта: Создание и исследование функциональных алюмосиликатных наноматериалов

Приоритет СНТР: а, б


Цели и задачи

Направления исследований: Дисперсные системы, функциональные мембраны и подложки, катализаторы, дизайн наноматериалов

Цель проекта: создание и исследование наноструктурированных функциональных материалов на основе природных алюмосиликатных матриц (создание и исследование композиций на основе алюмосиликатных наноматериалов для стабилизации дисперсных систем, модифицированных алюмосиликатными наноматериалами функциональных мембран и подложек, катализаторов на алюмосиликатных наноструктурированных носителях, основанных на синтезе в нано-ограниченном пространстве внутри галлуазитных трубок или в их стеночном межслоевом пространстве)


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Исследованы тройные системы «вода – гидротроп – масло»: изучено положение границы расслоения, составы равновесных фаз, межфазное натяжение.
  • Была изучена эмиссия гидротропа из нанотрубок галлуазита и оценена стабильность водо-нефтяных эмульсий, образующихся в присутствии гидротропов и стабилизированных гидрофобизированными нанотрубками галлуазита. На основании этих результатов был разработан способ получения композиции для ликвидации нефтеразливов.
  • Разработана методика получения и получены образцы одно- и двухслойных катионообменных полимерных мембран, модифицированных нанотрубками галлуазита с различными наполнителями.
  • Экспериментально установлены и теоретически описаны эффекты асимметрии диффузионной проницаемости и вольтамперной кривой двухслойной катионообменной мембраны со слоями разного состава.
  • Исследовано влияние шероховатости поверхности катионообменных мембран, модифицированных гауллуазитом и наночастицами металлов, на асимметрию ее транспортных свойств.
  • Разработаны методики получения подложек для спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния на основе алюмосиликатных нанотрубок.
  • Изготовленные подложки испытаны как на модельных аналитах (красителях), так и на биологических объектах, в том числе, клинически (бактерии) и промышленно (дрожжи) релевантных.
  • Получены гибридные мезопористые материалы со скелетной основой из нанотрубок галлуазита.
  • Были проведены исследования новых типов катализаторов на основе алюмосиликатных нанотрубок с гидрофобизированной внешней поверхностью и наночастицами металлов во внутреннем пространстве. Такие системы способны выступать в качестве «нанореакторов» при гидрировании ароматических соединений в присутствии воды. Разработан метод увеличения удельной площади поверхности, термической и механической стабильности функциональных алюмосиликатных материалов путем формирования вокруг нанотрубок галлуазита слоя упорядоченного мезопористого оксида кремния. С помощью этого метода синтезированы и исследованы фотокатализаторы с улучшенными характеристиками, а также катализаторы для окисления ароматических соединений.

Внедрение результатов исследования:

  • Получен патент РФ № 2670300 «Способ изготовления ионообменной двухслойной мембраны». Авторы: Д. А. Петрова, А. Н. Филиппов, П. А. Гущин, Е. В. Иванов, А. А. Новиков, В. А. Винокуров).

  • Подана заявка на патент РФ № 2018147172 «Способ получения композиции для ликвидации нефтеразливов».

Образование и переподготовка кадров:

  • Издано учебно-методическое пособие «Кинетика и катализ».

  • Защиты: 1 кандидатская диссертация, 3 выпускные квалификационные работы магистра.

  • Ведущим ученым Ю. М. Львовым в 2017 году в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина были прочитаны 4 лекции и проведен семинар. Электронные материалы лекций представлены по ссылке: https://www.nanomaterials-lab.org/.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Проект выполняется с использованием приборной базы ЦКП «Исследование каталитических и биокаталитических процессов» (http://ckp-rf.ru/ckp/74868/, https://www.katbio-ckp.org ) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина».

Другие результаты:

  • Получены 7 грантов: «Разработка новых образцов катализаторов с использованием наноструктурированных материалов, исследование их физико-химических характеристик и каталитической активности» (Грант Президента РФ, 1200 тыс. руб.), «Разработка методов идентификации и классификации микроорганизмов путем статистической обработки данных о составе их липидов» (Грант Президента РФ, 1200 тыс. руб.), «Синергизм компонентов как основа для получения новых высокоэффективных реагентов для ингибирования образования газовых гидратов» (Грант Президента РФ, 1200 тыс. руб.), «Разработка экспрессного метода анализа микробиологических объектов на основе спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния» (Грант Президента РФ, 1200 тыс. руб.), «Исследование метода идентификации микроорганизмов на основе спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния» (Грант РНФ, 3000 тыс. руб.), «Исследование модифицированных алюмосиликатных нанотрубок, упорядоченных мезопористых оксидов кремния и циркония в качестве компонентов обессеривающих добавок к катализаторам крекинга нефтяного сырья» (Грант РНФ, 3000 тыс. руб.), «Моделирование электроосмотической проницаемости и удельной электропроводности мембраны ячеечным методом» (Грант РФФИ, 700 тыс. руб.).

  • Получено 3 госзадания в рамках мегагранта 4.9230.2017/П220 «Научные сотрудники, обеспечивающие функционирование научных лабораторий, созданных в рамках правительственной программы «Мегагрантов» (Исследования динамического поверхностного натяжения равновесных фаз в системах «вода-гидротроп-толуол» (5542,8 тыс. руб.), в системах «вода-гидротроп-декан» (5046,6 тыс. руб.), в системах «вода-гидротроп-циклогексан» (5197,1 тыс. руб.).

  • Получены 2 стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам: проекты «Получение наноструктурированных субстратов для спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния» (820,8 тыс. руб.) «Разработка способов получения и исследование гибридных композитных мембранных материалов, функционализированных природными алюмосиликатными трубками» (820,8 тыс. руб.).

  • Получены 7 субсидий на выполнение ПНИЭР: «Разработка новых иерархических материалов и катализаторов на их основе для процессов изомеризации и окисления ароматического сырья в полупродукты для производства мономеров» (75000 тыс. руб.), «Разработка методик анализа нефтехимического ароматического сырья и продуктов его переработки, а также предложений и рекомендаций по их использованию при проведении процессов изомеризации и окисления ароматического сырья в полупродукты для производства мономеров» (2550 тыс. руб.), «Разработка технологий получения новых нанокомпозиционных материалов на основе природного сырья» (150000 тыс. руб.), «Разработка научно обоснованных предложений по производству продукции улучшенного качества с использованием нанофибриллярной целлюлозы» (13500 тыс. руб.), «Разработка комплексной технологии культивирования и переработки биомассы микроводорослей и водной растительности с целью получения высокооктановых добавок для моторного топлива и других высокоценных продуктов» (45000 тыс. руб.), «Оценка эффективности комплексной технологии культивирования и переработки биомассы микроводорослей и водной растительности с целью получения высокооктановых добавок для моторного топлива и других высокоценных продуктов» (4200 тыс. руб.), «Оценка перспективности использования материалов и покрытий с управляемым смачиванием для отделения капельной и паровой фазы углеводородов (С5+) и воды от потока ПНГ» (2610 тыс. руб.).

  • Сотрудники лаборатории приняли участие в международных конференциях: 6th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials (Испания, 2019 г.), 255th American chemical society national meeting and exposition (США, 2018 г.), III Scientific-technological symposium «Catalytic Hydroprocessing in Oil Refining» (Франция, 2018 г.), 5th International Conference on Colloid Chemistry and Physicochemical Mechanics (Россия, 2018 г.), Nanophotonics and Micro/Nano Optics International Conference 2018 (Италия, 2018 г.), Международная конференция нанохимии и нанотехнологий Nanocon 2018 (Чехия, 2018 г.), 8th International IUPAC Symposium «Macro- and Supramolecular Architectures and Materials» (Россия, 2017 г.), International Conference on Nanomedicine and Nanobiotechnology (Испания, 2017 г.), International Conference Ion Transport in Organic and Inorganic Membranes (Россия, 2017 г.), IV International Conference: Catalysis for Renewable Sources: Fuel, Energy, Chemicals (Италия, 2017 г.), ECBO-2017: European Conferences on Biomedical Optics (Германия, 2017 г.), 13th National Congress on Theoretical and Applied Mechanics (Болгария, 2017 г.), 31st Conference of the European Colloid & Interface Society (Испания, 2017 г.) и другие.

Сотрудничество: МГУ имени М. В. Ломоносова (Россия), Новосибирский государственный университет (Россия), Казанский федеральный университет (Россия), Кубанский государственный университет (Россия), Институт катализа СО РАН (Россия), Институт неорганической химии СО РАН (Россия), Институт нефтехимического синтеза РАН (Россия), Институт проблем нефти и газа РАН (Россия), Университет Мэриленда (США), Технологический университет Луизианы (США), Техасский университет A&M (США), Университет Нового Орлеана (США), Технологический университет Валенсии (Испания), Университет Аликанте (Испания), Университет Палермо (Италия), KU Leuven (Бельгия), Пекинский университет химических технологий (Китай): совместные исследования и публикации

Скрыть Показать полностью
Micó-Vicent B., Martínez-Verdú F.M., Novikov A., Anna Stavitskaya A., Vinokurov V., Rozhina E., Fakhrullin R., Yendluri R., Lvov Yu.
Stabilized Dye–Pigment Formulations with Platy and Tubular Nanoclays. Advanced Functional Materials 28: 1703553 (2018).
Filippov A., Petrova D., Falina I., Kononenko N., Ivanov E., Lvov Yu., Vinokurov V.
Transport Asymmetry of Novel Bi-Layer Hybrid Perfluorinated Membranes on the Base of MF-4SC Modified by Halloysite Nanotubes with Platinum. Polymers 10: 366-383 (2018).
Gorbachevskii M.V., Kopitsyn D.S., Kotelev M.S., Ivanov E.V., Vinokurov V.A., Novikov A.A.
Amplification of surface-enhanced Raman scattering by oxidation of capping agent on gold nanoparticles. RSC Advances 8: 19051-19057 (2018).
Vinokurov V.A., Stavitskaya A.V., Chudakov Y.A., Glotov A.P., Ivanov E.V., Gushchin P.A., Lvov Y.M., Maximov A.L., Muradov A.V., Karakhanov E.A.
Core-shell nanoarchitecture: Schiff-base assisted synthesis of ruthenium in clay nanotubes. Pure and Applied Chemistry 90: 825-832 (2018).
Vinokurov V.A., Stavitskaya A.V., Glotov A.P., Novikov A.A., Zolotukhina A.V., Kotelev M.S., Gushchin P.A., Ivanov E.V., Darrat Y., Lvov Y.M.
Nanoparticles Formed onto/into Halloysite Clay Tubules: Architectural Synthesis and Applications. Chemical Record 18: 858-867 (2018).
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Светоизлучающие углеродные квантовые наноструктуры

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

Нанотехнологии

Санкт-Петербург

Рогач Андрей

Германия

2018-2020

Международная лаборатория гибридных фотонных наноматериалов

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Нанотехнологии

Москва

Ракович Юрий Петрович

Ирландия, Беларусь

2017-2021

Международный центр лазерных технологий

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева»

Нанотехнологии

Москва

Казанский Петр Георгиевич

Великобритания

2014-2018