ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ»

ОЦЕНКА ПРОГРЕССА ИССЛЕДОВАНИЙ, ТЕНДЕНЦИЙ И ПРИМЕНЕНИЯ ПЛЕНОК ЛЕНГМЮРА-БЛОДЖЕТТ НА ОСНОВЕ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Thi Thao Vu — 2024-12-09

Метод Ленгмюра-Блоджетт привлекает значительное внимание благодаря своей способности формировать наноструктурированные пленки из многих материалов с их контролируемым составом и толщиной. Современная технология Ленгмюра-Блоджетт постоянно разрабатывает новые технические возможности и исследуемые материалы для получения тонких наноструктурированных пленок с заданными свойствами. Однако пленки Ленгмюр-Блоджетт жирных кислот считаются одними из наиболее распространенных и наиболее изученных наноматериалов, применяемых в различных областях. Несмотря на их популярность и недавние достижения, современный обобщающий обзор по этой теме не был представлен в литературе. В этом исследовании дан анализ литературы по пленкам жирных кислот с использованием библиометрического метода с привлечением данных Scopus в течение 22 лет (2002–2023 гг.). Целью публикации является предоставление всестороннего обзора данных в рассматриваемой области, тенденций ее развития и возможных применений. Приведен анализ факторов, влияющих на свойства и потенциал применения пленок Ленгмюр-Блоджетт жирных кислот, а также необходимость расширения гибридных соединений на их основе для практического применения. В обзоре отмечается тенденция к расширению международного сотрудничества в области исследований тонких пленок.

Для цитирования:

Тхи Тхао Ву, Чи Дык Лыонг, Дык Куонг Нгуен, Ву-Тоан Ле, Тхи Тху Тхуй Буй, Дык Донг Чан, Тхи Хоа Хоанг, Зуй Минь Ву, Березин Д.Б. Оценка прогресса исследований, тенденций и применения пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе жирных кислот. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 2. С. 6-45. DOI: 10.6060/ivkkt.20256802.7002.

СИНТЕЗ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ СОЛЕЙ АММОНИЯ, СОДЕРЖАЩИХ ЦИКЛОАЦЕТАЛЬНЫЙ ФРАГМЕНТ

Yulianna G. Borisova — 2024-12-10

Взаимодействием аминов различного строения (пиридина, 2-метил-пиридина,
4-винил-пиридина, 4-(1,3-диоксолан-2-ил)пиридина)) с бромпроизводными (бромистым аллилом, бензилом и 2-β-бромэтил-1,3-диоксоланом) синтезированы в термических условиях новые четвертичные аммонийные соли, содержащие аллильный (1-аллилпиридиниум-, 1-аллил-4-винилпиридиниум- и 1-аллил-4-(1,3-диоксолан-2-ил)пиридиниум бромиды), бензильный (1-бензил-4-винилпиридиниум-, 1-бензил-4-(1,3-диоксолан-2-ил)пиридиниум бромиды) или 1,3-диоксоланоаый (1-[2-(1,3-диоксолан-2-ил)этил]пиридиниум-, 1-[2-(1,3-диоксолан-2-ил)этил]-2-метилпиридиниум-, 4-(1,3-диоксан-2ил)-1-[2-(1,3-диоксолан-2-ил)этил]пиридиниум бромиды) фрагменты. Установлено, что в отличие от ацетонитрила, при использовании метилэтилкетона в качестве растворителя, время синтеза сокращается в 2 раза, при этом выход и селективность остаются прежними (≥ 95%). Лучший выход солей был достигнут при использовании бромистого аллила (1-аллилпиридиниум бромид), при алкилировании гетероциклических оснований (пиридина, 2-метил-пиридина, 4-винил-пиридина, 4-(1,3-диоксолан-2-ил)пиридина) 2-β-бромэтил-1,3-диоксоланом выход соответствующих ЧАС снижался до 70% (1-[2-(1,3-диоксолан-2-ил)этил]-2-метилпиридиниум бромид). Методами ЯМР-спектроскопии подробно изучены структуры полученных соединений. Определена цитотоксическая активность полученных солей с помощью МТТ-метода in vitro по отношению к условно-нормальным клеточным линиям Hek293 (эмбриональные клетки почки человека) и к опухолевым линиям: HTC-116 (колоректальная карцинома человека), MCF-7 (аденокарцинома молочной железы человека), HepG2 (гепатоцеллюлярная карцинома человека). Найдено, что полученные соли не токсичны по отношению к условно-нормальным и опухолевым клеточным линиям, кроме 1-бензил-4-винилпиридиниум бромида, проявляющего умеренную цитотоксическую активность в отношении указанных клеточных культур. Так, для клеток HEK293 концентрация IC50 составила 75,48 ± 9,26мкМ, IC50 = 46,16 ± 5,76 для клеток MCF-7, IC50 =61,85 ± 3,41для клеток HepG2, IC50 = 58,88 ± 2,59 для клеток HCT-116.

Для цитирования:

Борисова Ю.Г., Султанова Р.М., Злотский С.С. Синтез и биологическая активность солей аммония, содержащих циклоацетальный фрагмент. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 2. С. 46-51. DOI: 10.6060/ivkkt.20256802.7127.

СИНТЕЗ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ФТАЛОЦИАНИНОВ С 2,3,5-ТРИМЕТИЛФЕНОКСИ- И НИТРОГРУППАМИ

Ekaterina I. Demidova — 2024-12-10

На основе 4-бром-5-нитрофталонитрила синтезирован фталонитрил, содержащий на периферии фрагмент 2,3,5-триметилфенола и нитрогруппу. На его основе «нитрильным» методом осуществляли синтез тетра-4-(2,3,5-триметилфенокси)тетра-5-нитрофталоцианинов цинка и магния. Последний использован для получения соответствующего фталоцианина – лиганда. Все синтезированные соединения охарактеризованы данными дифференциальной сканирующей калориметрии, элементного анализа, ¹Н ЯМР, инфракрасной спектроскопии и MALDI-TOF спектрометрии. Для фталоцианинов изучены спектрально-люминесцентные свойства, а также кислотно-основные свойства фталоцианина – лиганда. Обнаружено, что рассматриваемые соединения являются термически устойчивыми до 300 °С. При исследовании электронных спектров поглощения обнаружено, что природа металла-комплексообразователя практически не влияет на положение Q полос синтезированных соединений в ДМФА и хлороформе. Переход к пиридину сопровождается сильным гипсохромным сдвигом Q полос синтезированных металлофталоцианинов, а спектры растворов в концентрированной серной кислоте характеризуются батохромным сдвигом Q полос всех рассмотренных соединений более чем на 100 нм. Все рассмотренные в данной работе фталоцианины обладают люминесцентными свойствами. Отмечено, что введение нитрогрупп в молекулу смешаннозамещенного фталоцианина цинка с триметилфенокси- и нитрогруппами резко увеличивает Стоксов сдвиг с сохранением квантового выхода, т.е. без потери эффективности люминесценции. Величина квантового выхода зависит от природы металла-комплексообразователя и снижается в ряду: ZnPc > MgPc > H₂Pc. Электронные спектры поглощения тетра-4-(2,3,5-триметилфенокси)тетра-5-нитрофталоцианина в среде растворителей основной природы (пиридин, ДМФА, ДМСО) содержат единичную нерасщепленную Q-полосу. Кроме того, указанное соединение проявляет свойства двухосновной NH-кислоты и образует устойчивый комплекс с переносом протонов, теряющий свою кинетическую устойчивость при добавлении н-бутиламина.

Для цитирования:

Демидова Е.И., Знойко С.А., Молчанов Е.Е., Майзлиш В.Е., Петров О.А. Синтез и спектральные свойства фталоцианинов с 2,3,5-триметилфенокси- и нитрогруппами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 2. С. 52-61. DOI: 10.6060/ivkkt.20256802.7160.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ И АКТИВНОСТЬ СОЛЕЙ МЕЗО – ТЕТРАКИС(1`-МЕТИЛ-ПИРИД-4- И 3-ИЛ)ПОРФИНА И КОМПЛЕКСОВ КОБАЛЬТА

Nadezhda M. Berezina — 2024-12-10

Синтезированы и охарактеризованы растворимые в воде соли 5,10,15,20-тетракис(1’-метил-пирид-4- и -3-ил)порфин тетратозилаты [H₂(1’-метил-Py-4- и -3)₄P (Ts^-)₄] и тетраиодиды [H₂(1’-метил-Py-4- и -3)₄P (I^-)₄], 5,10,15,20-тетракис(1’-метил-пирид-4- и -3-ил)порфиринат кобальта тетратозилат [Сo-тетракис(1’-метил-Py-3)₄P (Ts^-)₄], отличающиеся изомерией функционального мезо-заместителя молекулы порфиринов и природой противоиона (I^-, Ts^-). Проведены электрохимические исследования и получены данные о редокс-поведении, эффективности использования порфириновых соединений в реакции электровосстановления молекулярного кислорода. Методом циклической вольтамперометрии установлено, что в среде аргона для лигандов наблюдаются две стадии процесса их электровосстановления, для металлокомплексов зафиксированы дополнительные переходы: один процесс электровосстановления макроцикла в области потенциалов -0,78 … -1,36 В, и процесс окисления (восстановления) Co³⁺↔Co²⁺, локализованный на атоме металла при Е_red/ox= 0,19 В. N-замещение пиридильного фрагмента порфиринов приводит к некоторому увеличению их восстановительной способности, по сравнению с незамещенными тетрапиридилпорфиринами [H₂(Py-4- и -3)₄P]. Оценена возможность применения растворимых в воде порфиринов в электрокатализе реакции восстановления молекулярного кислорода. Показано, что природа катиона металла оказывает существенное влияние на электрокаталитическую активность соединений в реакции ионизации молекулярного кислорода в водно-щелочном растворе. Активность комплексов Сo(1’-метил-Py-4- и -3)₄P тетратозилатов возрастает по сравнению с [H₂(1’-метил-Py-4- и -3)₄P (Ts)^4-] на ~50-90 мВ, и системой без катализатора на ~140-160 мВ.

Для цитирования:

Березина Н.M., Базанов М.И., Березина Г.Р., Любимова Т.В., Семейкин А.С. Электрохимическое поведение и активность солей мезо – тетракис(1`-метил-пирид-4- и 3-ил)порфина и комплексов кобальта. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 2. С. 62-69. DOI: 10.6060/ivkkt.20256802.7129.

ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК, ПОЛУЧЕННЫХ СВЧ-СИНТЕЗОМ, ДЛЯ КОМПОЗИТНОГО ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ С ЭФФЕКТОМ САМОРЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Alexander V. Shchegolkov — 2024-12-10

В статье представлены исследования углеродных нанотрубок (УНТ), синтезированных СВЧ методом, которые предназначены для создания функциональных композитов - обладающих эффектом саморегулирования температуры. СВЧ технология позволяет синтезировать УНТ, которые отличаются по морфологическим характеристикам, а также наличием металлизации поверхности УНТ. Для синтеза УНТ использованы различные соотношения состава на основе графита и ферроцена. Полученные образцы УНТ охарактеризованы методами КР спектроскопии, СЭМ и рентгеноструктурного анализа. Показано, что в результате сочетаний ферроцена и графита в соотношении 3:1; 4:1; 5:1 и 6:1 формируется различная морфологическая структура УНТ, которая обладает высоким уровнем разнообразия и позволяет проводить эффективную модификацию эластичных матриц с приданием композиту электропроводящих свойств. Диаметр УНТ находится в диапазоне от 30 до 60 нм, и при этом на поверхности УНТ, полученных при синтезе с соотношением ферроцена к графиту 6:1, присутствуют частицы когенита Fe₃C. Металлизация поверхностного слоя УНТ существенным образом улучшает теплофизические характеристики (теплопроводность и температуропроводность) как самих УНТ, так и получаемых на их основе композитов, что влияет на их тепловыделения и позволяет работать с более высокими значениями температуры саморегулирования при том же значении питающего напряжения. Для синтеза характерна мощность СВЧ установки 700 Вт. СВЧ синтез является быстрым методом получения УНТ (время синтеза 10 с) и может быть использован для направленного синтеза УНТ, которые предназначены для модификации полимеров и создания проводящих композитов, которые могут быть основой электронагревателей с эффектом саморегулирования температуры.

Для цитирования:

Щегольков А.В., Орлова Н.В., Щегольков А.В., Чумак М.А. Исследование морфологии углеродных нанотрубок, полученных СВЧ-синтезом, для композитного электронагревателя с эффектом саморегулирования температуры. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 2. С. 70-78. DOI: 10.6060/ivkkt.20256802.7157.

ВЛИЯНИЕ ОТНОШЕНИЯ Fe:W В ТЕТРАБОРАТНОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ОКСИДНЫХ СЛОЕВ НА ТИТАНЕ, ФОРМИРУЕМЫХ МЕТОДОМ ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

Yulia B. Budnikova — 2024-12-10

Изучено влияние концентрации вольфрамата натрия в тетраборатном электролите, содержащем хелатные комплексы Fe(III) с ЭДТА, на состав, оптические и фотокаталитические свойства пленочных композитов Ti/TiO₂-WO₃-Fe₂(WO₄)₃, сформированных одностадийным методом плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО). Проведенные исследования показали, что добавки вольфрамата натрия способствуют получению качественных и сплошных ПЭО-покрытий. Согласно данным рентгенофазового анализа (РФА), во всех сформированных покрытиях присутствует оксид вольфрама WO₃ в кубической модификации и Fe₂(WO₄)₃ в моноклинной модификации. Изменение мольного отношения Fe:W в электролите от 1:1 до 1:3 за счет увеличения концентрации Na₂WO₄ приводит к увеличению толщины от 24 до 33 мкм, уменьшению содержания железа от 10 до 4 ат.%, но практически не влияет на содержание вольфрама в оксидных слоях. Согласно спектрам диффузионного отражения, покрытия без железа (TiO₂-WO₃) поглощают только УФ свет. Наличие железа в составе покрытий приводит к красному смещению спектра, свидетельствуя об их способности поглощать излучение в видимой области спектра. Это подтверждают значения ширины запрещенной зоны E_g, определенные методом Тауца для прямых разрешенных переходов. С уменьшением содержания железа в образцах E_g возрастает от 2,01 до 2,68 эВ. Для образцов, полученных в тетраборатно-вольфраматном электролите без добавления комплексов железа, E_g=3,0 эВ. Все полученные композиты проявляют практически одинаковую фотокаталитическую активность в деградации метилового оранжевого (10 мг/л, pH 6,8) в присутствии пероксида водорода (С(Н₂О₂) = 10 ммоль/л) под действием УФ и видимого света.

Для цитирования:

Будникова Ю.Б., Васильева М.С., Лукиянчук И.В. Влияние отношения Fe:W в тетраборатном электролите на характеристики оксидных слоев на титане, формируемых методом плазменно-электролитического оксидирования. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 1. С. 79-87. DOI: 10.6060/ivkkt.20256802.7072.

АЛИФАТИЧЕСКИЕ МОНОМЕРЫ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЕВОГО РЯДА КАК ОСНОВА ДЛЯ ФОТООТВЕРЖДАЕМЫХ СУСПЕНЗИЙ

Lydia V. Ermakova — 2024-12-10

Проведено систематическое исследование влияния природы алифатических мономеров диакрилатов этиленгликолевого ряда на свойства фотоотверждаемых суспензий на основе порошка сложного оксида со структурой граната состава (Gd,Y)₃Al₂Ga₃O₁₂:Ce для трехмерной печати методом цифровой обработки света (Digital Light Processing). Изучены реологические характеристики суспензий, а также глубина их полимеризации при использовании как модельного 1,6-гександиол диакрилата, так и указанных мономеров, при наполнении твердыми частицами 30 об.% (70 масс.%). Вязкость фотоотверждаемых суспензий систематически увеличивается от 0,627 до 2,38 Па∙с в зависимости от молекулярной массы исходного мономера. Кроме того, с ростом длины цепи в ряду этиленгликоль диакрилатов наблюдается повышение глубины полимеризации по сравнению с модельным мономером. Осуществлена трехмерная печать композитов с последующим выжиганием и высокотемпературным спеканием, позволившим получить тонкостенную оксидную керамику сетчатой структуры с диаметром отверстий ~400 мкм. Установлено, что выбор мономера играет ключевую роль в достижении высокого разрешения печати и улучшении качества керамики. Оптимальные характеристики как суспензий, так и конечной керамики, продемонстрированы для составов на основе триэтиленгликоль диакрилата. На основании результатов дифференциального термогравиметрического анализа проведено сравнение процессов выжигания органического связующего в воздушной и инертной атмосферах. Показано, что даже при достаточно коротком (12 ч) режиме использование инертной среды позволяет практически полностью исключить наличие внутренних трещин и расслоений с сохранением некоторого количества пор в керамических образцах за счет ингибирования процессов окисления органических компонентов.

Для цитирования:

Ермакова Л.В., Сергеев А.М., Смыслова В.Г., Лелекова Д.Е., Шаталова Т.Б., Соколов П.С. Алифатические мономеры этиленгликолевого ряда как основа для фотоотверждаемых суспензий. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 2. С. 88-95. DOI: 10.6060/ivkkt.20256802.7131.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИСКРЕТНОГО ВЕРОЯТНОСТНОГО ПОДХОДА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОТОЧНЫХ ТРУБЧАТЫХ РЕАКТОРОВ

Sergey P. Bobkov — 2024-12-10

Аппараты трубчатого типа, в том числе и химические реакторы, часто являются основными объектами производственного процесса, и во многом определяют его технико-экономические показатели. Поэтому создание новых, более качественных конструкций таких реакторов, поиск оптимальных режимов их работы являются важными научно-исследовательскими задачами. Решение передовых задач всегда предполагает использование методов математического и компьютерного моделирования. В силу сложности внутренних процессов в таком оборудовании здесь используются достаточно упрощенные типовые модели. В исследовании анализируется возможность создания модели трубчатого реактора с использованием систем дискретных стохастических элементов. Данный инструмент позволяет в полной мере использовать парадигму, согласно которой индивидуальное поведение отдельных элементов системы должно определять характер поведения всей системы в целом. Кроме того, созданные модели учитывают влияние вероятностных составляющих исследуемых явлений. В статье в рамках единого подхода рассматриваются как гидродинамические эффекты, так и протекание химических реакций. Описана методика создания модели и приводятся некоторые результаты компьютерных экспериментов с ней. Анализируются итоги имитационного моделирования с использованием предлагаемого подхода. Результаты анализа свидетельствуют о широких возможностях данной методики для получения новых данных в области развития цифровых технологий в промышленности.

Для цитирования:

Бобков С.П., Астраханцева И.А., Гущин А.А., Бобкова Е.С., Астраханцев Р.Г., Шутов Д.А. Использование дискретного вероятностного подхода для моделирования проточных трубчатых реакторов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 2. С. 96-101. DOI: 10.6060/ivkkt.20256802.7109.