Анотація до роботи:

Сидоренко І.Г. Процеси формування наносистем на основі терморозширеного графіту та кластерів металів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 01.04.18. – фізика і хімія поверхні. – Інститут хімії поверхні НАН України, Київ, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню основних закономірностей процесів формування нанорозмірних композитів систем терморозширений графіт – кластери кольорових металів.

Вивчено вплив методу одержання терморозширеного графіту на будову його поверхні та морфологію частинок.

Досліджено поведінку тривимірних електродів з терморозширеного графіту в низькоконцентрованих водних розчинах солей міді і нікелю та приведено показники процесу електролітичного вилучення іонів цих металів з промивних вод гальванічних виробництв.

Запропоновано новий метод одержання нанокомпозитів системи вуглець – вуглець типу терморозширений графіт – вуглецеві нанотрубки та випробувано ці матеріали як електроди в електрохімічних конденсаторах. Одержані результати дозволили розробити технологічні схеми вилучення кольорових металів з небезпечних для оточуючого середовища відходів виробництва.

1. Аналіз літературних даних засвідчив актуальність дослідження процесів формування наносистем на основі терморозширеного графіту і кластерів металів. Фундаментальний аспект такого дослідження полягає у встановленні закономірностей осадження металічних та металооксидних кластерів на поверхні терморозширеного графіту. Нагальною залишається проблема розробки наукових основ створення ефективних електрохімічних технологій очистки промислових стічних вод від іонів кольорових металів та переробки техногенної сировини.

2. Вивчені закономірності електрохімічного синтезу бісульфату графіту з дисперсного природного графіту дозволили встановити область потенціалів придатності свинцевого анода в цьому процесі та вперше одержати терморозширений графіт з низькою насипною густиною (1 гдм ^–3).

3. Показано, що морфологія частинок і фізико-хімічні властивості терморозширеного графіту залежать від способу синтезу бісульфату графіту. Встановлено, що на поверхні терморозширеного графіту, одержаного з бісульфату графіту, синтезованого електрохімічним методом, знаходяться, в основному, електроактивні кисеньвмісні групи хінонного і гідрохінонного типу, тоді як на поверхні терморозширеного графіту, одержаного з бісульфату графіту, синтезованого хімічним способом, – більш кислі карбоксильні групи. Експериментально доведено, що при окислювальній обробці природного графіту окисленню піддаються переважно периферійні атоми вуглецю.

4. Встановлено, що домішки сірки, в терморозширеному графіті, одержаному з бісульфату, синтезованого електрохімічним методом, на відміну від терморозширеного графіту, одержаного з бісульфату графіту, синтезованого хімічним методом, знаходяться не у вигляді аніонів SO₄^{2 –}, а у вигляді сполук зі зв’язками C = S.

5. Розроблено електрохімічну ячейку нового типу та вивчено особливості процесу електролітичного вилучення іонів міді та нікелю з низькоконцентрованих розчинів в електрохімічних реакторах з дисперсним катодом із терморозширеного графіту і доведена можливість вилучення кольорового металу на 99,9 % при залишкових концентраціях менше 0,1 мгдм ^–3 (ГДК).

6. Показано, що при електроосадженні на поверхні частинок терморозширеного графіту утворюються нікельвмісні кластери, в яких нікель знаходиться в різних енергетичних станах, зокрема чистого металу, гідроксиду, оксиду нікелю (ІІ) та оксиду нікелю (ІІІ).

7. Одержанно нанокомпозити системи типу терморозширений графіт – вуглецеві нанотрубки в реакціях піролізу вуглеводнів з утворенням вуглецевих нанотрубок при використанні як каталізатора терморозширеного графіту з електроосадженими кластерами нікелю. Одержані матеріали випробувані як електроди в електрохімічних конденсаторах, характеристики яких знаходяться на рівні кращих зразків, описаних в літературі.

8. Застосування електрохімічних реакторів з дисперсними електродами з терморозширеного графіту дозволило запропонувати технологічні схеми для вирішення проблем, пов’язаних зі зберіганням екологічно небезпечних відходів виробництва.

Основні результати дисертаційної роботи викладено в таких публікаціях:

1. Загоровский Г.М., Приходько Г.П., Огенко В.М., Сидоренко И.Г. Выделение меди из разбавленных растворов на дисперсном графитовом катоде // Журн. прикл. химии. - 2001. – Т. 74, № 3. – С. 476 – 478.

2. Загоровський Г.М., Сидоренко І.Г., Огенко В.М., Приходько Г.П., Янченко В.В Вилучення кольорових металів з промислових стоків на об’ємних вуглецевих катодах // Вісник Львівського університету. – Серія хімічна. – 2002. – Вип. 42, Ч. 1. – С. 185 – 188.

3. Огенко В.М. , Сидоренко И.Г., Приходько Г.П., Загоровский Г.М. Электроосаждение никеля на трехмерном графитовом катоде // Укр. хим. журн. – 2002. – Т. 68, № 9. – С. 36 – 39.

4. Disperse carbon cathodes for non-ferrous metals extraction from technological waste waters / Zagorovsky G.M., Sidorenko I.G., Prikhod`ko G.P., Ogenko V.M., and Gunyaev A.A. // Chemistry, physics and technology of surfaces / Interdepartamental Digest of Scientific Papers. NAS of Ukraine. Institute of Surface Chemistry (Editor-in-Chief A.A. Chuiko). - Kyiv: 2001, iss. 4–6. - P. 217–229.

5. Formation of cluster structures on thermoexfoliated graphite by electrochemical method / Sidorenko I.G., Ogenko V.М., Zagorovsky G.M., and Prikhod`ko G.P. // Chemistry, physics and technology of surfaces / Interdepartamental Digest of Scientific Papers. NAS of Ukraine. Institute of Surface Chemistry (Editor-in-Chief A.A. Chuiko). - Kyiv: 2002, iss. 7. – P. 96 – 101.

6. Some aspects of forming of mechanical characteristics of carbon materials based on exfoliated graphite / Yu.I. Sementsov, M.L. Pyatkovsky, G.P. Prikhod’ko, V.M. Ogenko, Sidorenko I.G. and V.V. Yanchenko // Chemistry, physics and technology of surfaces / Interdepartamental Digest of Scientific Papers. NAS of Ukraine. Institute of Surface Chemistry (Editor-in-Chief A.A. Chuiko). - Kyiv: 2002, iss. 8. – P. 190 – 214.

7. Приходько Г.П., Сидоренко И.Г., Огенко В.М., Загоровский Г.М. Электролитическое извлечение цветных металлов из сточных вод гальванических производств // “Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов” Сб. научн. статей. - Одесса: ОЦНГЭИ, 2001. – С. 280 – 284.

8. Огенко В.М., Загоровский Г.М., Сидоренко И.Г., Приходько Г.П., Семенцов Ю.И. Гидрометаллургическая схема переработки шламов гальванических производств // “Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов” Сб. научн. статей. - Одесса: ОЦНГЭИ, 2001. – С. 258 – 261.

9. Огенко В.М., Загоровский Г.М., Сидоренко И.Г., Приходько Г.П., Семенцов Ю.И., Янченко В.В. Технологическая схема переработки шламов производств химического волокна // “Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов” Сб. научн. статей. - Одесса: ОЦНГЭИ, 2002. – С. 165 – 168.

10. Dispersed carbon cathodes in non-ferrous metals extraction from technological waste waters / Zagorowsky G.M., Sidorenko I.G., . Prikhod’ko G.P and Ogenko V.M. // Abstr. and Progr. Poster Presentation EURUCARBON 2000. 1^st World Conf. on Carbon. Volume II. 9-13 July 2000, Berlin. – P.965 – 966.

11. Огенко В.М., Сидоренко І.Г. Модифікація терморозширеного графіту нікелем // Міжнародна конференція “Функціоналізовані матеріали: синтез, властивості та застосування”. – Київ. – 2002. – С. 107 – 108.