| Аннотация |
Научная проблема, сформулированная ранее, была связана с решением актуальной фундаментальной проблемы научно-обоснованного подхода к созданию новых сенсорных материалов на основе металлополимерных нанокомпозитов.
В рамках проекта 2025 предполагается решить следующие основные задачи:
1) развитие новых и модификация известных методик синтеза металлосодержащих мономеров - ненасыщенных карбоксилатов кальция, стронция, титана и циркония;
2) получение новых типов функциональных двухкомпонентных (оксид металла/оксид графена) нанокомпозитов с широким варьированием весового состава (1, 5, 10 и 20% оксида графена) одностадийным методом термолиза металлосодержащих мономеров in situ в присутствии оксида графена;
3) изучение структурных характеристик и электронных свойств получаемых нанокомпозитов экспериментальными (СЭМ, ПЭМ, РФА, VSM, УФ-видимая спектроскопия, Рамановская спектроскопия, ИК-Фурье-спектроскопия, ЯМР, АСМ, J-V характеристики, диэлектрические исследования, анализатор импеданса, электрометры и т.д.) и теоретическими методами (квантово-химические расчеты);
4) изучение функциональных свойств получаемых нанокомпозитов на примере сенсорных характеристик;
5) разработка методов нанесения пленок на основе синтезированных нанокомпозитов на стеклянные подложки Corning и подложки со встречно-штыревыми электродами (IDE) с использованием технологий центрифугирования (SC), погружения (DC) и химического осаждения из паровой фазы (CVD) для получения однородных тонких пленок;
6) изучение физических параметров пленок и их сенсорных свойств (быстродействие, предел обнаружения, диапазон определяемых содержаний, селективность, долгосрочная стабильность и калибровка, время отклика и восстановления датчика, воспроизводимость, мешающее влияние, например, влияние CO2, температуры и влажности);
7) использование полученных пленок в датчиках аммиака, оксида азота, диоксида углерода, летучих органических соединений (VOCs), таких как бензол и ацетон.
В основу настоящего проекта положена идея направленного синтеза нанокомпозиционных материалов с требуемыми свойствами на основе оксида графена и оксидов кальция, стронция, титана и циркония одностадийным методом термолиза металлосодержащих мономеров in situ в присутствии оксида графена. Благодаря своим уникальным характеристикам нанокомпозиционные материалы представляют собой перспективную альтернативу существующим сенсорным материалам, способным обеспечить высокую чувствительность, крайне низкий уровень обнаружения газов (на уровне ppb and ppm) и паров химических веществ (при ~1 ppb), высокую селективность и низкое энергопотребление, а таже работать в условиях окружающей среды. Поэтому изучение таких материалов наряду с фундаментальным, имеет громадное прикладное значение. Следует отметить, что интерес исследователей к многокомпонентным металлосодержащим нанокомпозиционным материалам в последнее время заметно вырос. Поэтому предлагаемое продолжение исследований не только не потеряло своей актуальности, но и позволяет занимать лидирующее положение в области нанокомпозиционных материалов с улучшенными сенсорными свойствами.
Взаимосвязь Проекта 2022 с Проектом 2025 базируется на разработке проблематики многокомпонентных нанокомпозиционных материалов с улучшенными сенсорными свойствами в датчиках аммиака, оксида азота, диоксида углерода, летучих органических соединений (VOCs), таких как бензол и ацетон.
|
| Ключевые слова |
металлополимерные нанокомпозиты, сенсорные материалы, металлосодержащие мономеры, непредельные карбоновые кислоты; полипиридиновые лиганды, сопряженный термолиз, наночастицы металлов, квантово-химическое моделирование, сжиженные нефтяные газы, влажность, галогенид-ионы
|
