Организационная структура кафедры неорганической и физической химии

Учебная деятельность кафедры неорганической и физической химии

Имеется авторская программа подготовки магистров, утвержденная Министерством образования и науки РФ.

Основные научные направления кафедры неорганической и физической химии:

• Химия твердого тела, расплавов, растворов, фазовые равновесия. Высокотемпературные процессы в химии и материаловедении.

• Новые методы анализа химических веществ.

• Новые металлические, полимерные композиционные материалы, конструкционная керамика, силикатные материалы, в том числе с использованием оксидов, нитридов, карбидов.

Положительным опытом работы кафедры в организации и выполнении НИР являются:

• участие в конкурсе грантов Регионального конкурса РФФИ-КБР

• участие в конкурсе на финансирование приобретения оборудования для проведения научных исследований в рамках тематического плана НИР по заданию Минобрнауки РФ, конкурсе на представление Министерством образования Российской Федерации целевой финансовой поддержки для развития приборной базы научных исследований и в конкурсе 2005 года на соискание грантов по фундаментальным исследованиям в области естественных и точных наук и др.

• Научное сотрудничество с университетом г. Мишкольц (Венгрия).

• Центр коллективного пользования «Рентгеновская диагностика материалов».

Лаборатория физической химии.

Научный руководитель д.х.н., проф. кафедры неорганической и физической химии Шурдумов Газали Касботович

Научные направления лаборатории физической химии:

• Фазовые равновесия в безводных системах – исследование фазовых равновесий в солевых и оксидно-солевых системах на основе молибдена и вольфрама

• Физико-химические и термодинамические свойства ионных расплавов – исследование физико-химических и термодинамических свойств расплавов систем на основе соединений Мо, W и фосфатов, боратов, галогенидов, карбонатов, нитратов щелочных и щелочно-земельных металлов.

• Физико-химические основы высокотемпературного синтеза в расплавах и твердом состоянии дальтонидных и бертолидных фаз на основе соединений Мо и W и других d- и f-элементов, обладающих полупроводниковыми, электродными, электрохромными, сегнетоэлектрическими, каталитическими, антикоррозионными и другими свойства.

Исследования по данным направлениям используют следующие методы: дифференциально-термический анализ (ДТА), рентгенофазовый анализ (РФА), измерение электросопротивления, как функции температуры и состава, дифференциальная термогравиметрия (ДТГ), эмиссионный пламенно-фотометрический метод, метод седиментационного анализа.

Научно-практические результаты:

• Разработаны химические и электрохимические способы получения порошков нестехиометрических соединений молибдена и вольфрама

• Разработаны способы получения высокочистых молибдатов и вольфраматов щелочных и щелочно-земельных металлов и 1 ряда d-переходных металлов в ионных расплавах.

• Разработаны новые высокопроизводительные способы получения высокочистых оксидов Мо и W (IV), не имеющих аналогов в мировой практике.

• Разработан электролит, из которого электрохимически можно получить порошки металлического вольфрама чистотой 99,99 %, при температуре на 250-300 °С ниже известных технологий.

Научный руководитель д.х.н., проф. кафедры неорганической и физической химии Алакаева Лера Аскербиевна

В 1971 году в КБГУ на химико-биологическом факультете была внедрена специализация аналитической химии. Преподавание предмета аналитической химии было поставлено на основе изучения метолов качественного и количественного химического анализа. Лаборатория аналитической химии является единственным научным центром в РФ и на мировом уровне по развитию люминесцентного метода анализа. Открыто новое научное направление «Фенолы и их производные как люминесцентные реагенты на редкоземельные элементы». Разработаны и внедрены в практику анализа объектов окружающей среды КБР высокоэффективные спектрофотометрические и люминесцентные методы определения редких элементов с нижним пределом обнаружения 10-9 – 10-16 г/мл металла, что является приоритетным в аналитической химии.

Используемые методы анализа: фотометрия, люминесценция, потенциометрия, спектральный анализ, атомная абсорбция.

По теме НИР защищены более 200 дипломных работ, две кандидатские и одна докторская диссертации. Сейчас в лаборатории работаю два аспиранта и 8 дипломников.

Специализация «Неорганическая химия».

Научный руководитель к.х.н., доцент кафедры неорганической и физической химии Жилова Светлана Борисовна

Научное направление:

• физико-химический анализ, исследование многокомпонентных водно-солевых систем на основе соединений молибдена и вольфрама с целью разработки теоретических основ рациональных путей интенсификации технологических процессов гидрометаллургической переработки вольфраматно-молибдатного сырья.

Основные научные результаты – опубликованы более 300 оригинальных статей, получены авторские свидетельства. Российской Академией Наук издан не имеющий аналогов справочник Карова (З.Г. Каров, М.В. Мохосоев «Растворимость и свойства растворов соединений молибдена и вольфрама», ВО «Наука», Новосибирск, 1993), 10 межвузовских сборников по химии и технологии молибдена и вольфрама.

Фундаментальность и практическая значимость результатов проведенных изысканий способствовало открытию одной из первых в России Проблемной научно-исследовательской лаборатории по физико-химическим основам получения соединений молибдена и вольфрама (ПНИЛ ФХОПС МВ). Физико-химические исследования фазовых равновесий в водно-солевых системах на основе молибдатов, вольфраматов, карбонатов щелочных металлов и аммония позволила предложить новый способ регенерации избыточной соды методом дробной кристаллизации из автоклавных растворов, принятый к внедрению.Разработана технология реэкстракции вольфрама из органической фазы, позволяющее повысить содержание вольфрамового ангидрида (WO3) в реэкстракте в 3-4 раза. Проведены лабораторные и полупромышленные испытания.

Научная и практическая значимость данной проблемы позволяют сформулировать следующие основные научные направления специализации и магистерской программы по неорганической химии:

• исследование фазовых равновесий в многокомпонентных водно-солевых системах на основе соединений молибдена и вольфрама с целью интенсификации технологических процессов гидрометаллургической переработки вольфрамо-молибденового сырья.

• извлечение и разделение молибдена и вольфрама из растворов экстракцией органическими реагентами.

• изучение растворимости и физико-химических свойств насыщенных растворов в водно-солевых системах для выявления характера взаимодействия и оптимальных условий синтеза двойных молибдатов и вольфраматов.

Для выполнения поставленной задачи на кафедре и в проблемной лаборатории имеется достаточная научно-техническая база, позволяющая применять в ходе исследования современные методы анализа.

На базе данного научного направления проведены II и IV Всесоюзные совещания по химии и технологии молибдена и вольфрама (Нальчик, 1974; 1988 гг.).

Преподавательский состав включает высококвалифицированных специалистов, имеющих научное признание. В рамках данного научного направления защищены 8 кандидатских и 1 докторская диссертация.

Физико-химический анализ многокомпонентных солевых систем.

Научный руководитель д.х.н., профессор кафедры неорганической и физической химии Кочкаров Жамал Ахматович

Научное направление:

Физико-химический анализ многокомпонентных солевых систем посвящен оптимизации и интенсификации процесса изучения МКС на основе использования новых методов и приемов качественного и количественного описания фазового комплекса для эффективного решения научных и прикладных задач.

1. На основе новых методов и приемов качественного и количественного описания фазового комплекса развита методология исследования МКС.

2. Разработан метод априорного прогноза древа кристаллизации систем любой мерности с любым характером взаимодействия составляющих и предложен алгоритм его реализации:

3. Разработана методика расчета НВТ в системах любой мерности с инконгруэнтными соединениями по аналитическим моделям поверхностей кристаллизации (п-2) фаз:

4. В рамках общего алгоритма исследования с использованием разработанных методов изучения МКС проведен топологический анализ, выявлены древа кристаллизации и Расчетно-экспериментальным методом выявлены координаты большинства НВТв МКС:

Практическая ценность работы.

1. Показана высокая эффективность методов прогноза древа кристаллизации и расчетно-экспериментального по сравнению с существующими. Их использование снижает трудоемкость иссле-дований, затраты на них и соответственно повышает интенсивность изучения МКС.

2. Разработанные методы расчета фазового комплекса и априорного прогноза древ кристаллизации МКС любой мерности с любым характером взаимодействия составляющих, основанные на фундаментальных принципах ФХА, представляют ценность для вузовских работников при чтении спецкурсов по физико-химическом}' анализу и гетерогенным равновесиям.

3. Применение разработанных экспресс-методов при изучении рада трех-, четырех-, пятикомпонентных взаимных и невзаимных систем с участием галогенидов, корбонатов, молибдатов и вольфраматов натрия и калия позволило разработать ряд энергоемких фазопереходных теплоаккумулирующих материалов, составы для электрохимического выделения покрытий из молибдена, вольфрама. Их практическая ценность подтверждена 8 авторскими свидетельствами на предполагаемое изобретение.

Лаборатория электрохимии.

Научный руководитель д.х.н., проф. кафедры неорганической и физической химии Кушхов Хасби Билялович

Научно-прикладные результаты:

В Кабардино-Балкарском государственном университете проводятся фундаментальные и прикладные исследования по высокотемпературной электрохимии многоэлектронных электрохимических систем.

На базе результатов фундаментальных исследований разработаны принципиально новые электрохимические технологии металлоподобных тугоплавких соединений в виде наноразмерных порошков и нанокристаллических покрытий, а также углеродных нанотрубок.

1. Технология электрохимического синтеза наноразмерных порошков карбидов, боридов и силицидов тугоплавких металлов.

Разработанная технология позволяет получать порошки карбидов, боридов, силицидов вольфрама, молибдена, титана, хрома с удельной поверхностью до 30 м2/г и размерами частиц 100-300 нм. Наноразмерные порошки тугоплавких соединений могут быть использованы в качестве сырья для получения высокопрочных керамических и металлокерамических материалов.

Нами впервые в Мировой практике получены изделия из высокодисперсного порошка карбида вольфрама без металлической связки с твердостью соответствующей твердостью плавленого карбида вольфрама. На основе порошков карбида вольфрама Созданы электродные материалы, позволяющие заменять платину в водородной энергетике (получение водорода электролизом и топливные элементы).

2. Технология нанесения нанокристаллических покрытий карбидов, боридов, силицидов тугоплавких металлов,

3. Электрохимический синтез углеродных нанотрубок в ионных расплавах.

С момента открытия углеродных нанотрубок в 1991 в литературе было описано несколько методов их получения. К ним относятся испарения углерода в дуговом электрическом разряде, каталитическое разложение газообразных углеводородов, каталитическое разложение фуллеренов.

В 1995 году Хсу с сотрудниками (Суссекс, Великобритания) получили углеродные нанотрубки электролизом расплава хлорида лития с применением углеродного катода высокой чистоты. В настоящее время в мире исследованием данного метода занимаются три группы: Фрей с сотрудниками (Оксфорд, Великобритания), Бай с сотрудниками (Франция) и совместная группа КБГУ и Университета г. Мишкольца (Венгрия).

Электрохимический синтез углеродных нанотрубок нами осуществлен двумя способами.

В первом способе синтез осуществляется электролизом расплавов NaС1-МgС12 и NаС1-СаС12 на графитовом катоде при температурах 750-850° С.

Во втором способе источником углерода является не графитовый электрод, а углерод, полученный электровосстановлением углекислого газа, растворенного в хлорид ном расплаве.

По данным атомно-силовой (ТМ-АРМ) и сканирующей (SЕМ) микроскопии средний диаметр трубок 100 нм. За исключением наиболее тонких нанотрубок, основная масса представляет собой многослойные трубки, т.е. стенки образованы несколькими слоями графита.

4. Технология металлизации алмаза и алмазоподобных сверхтвердых материалов в ионных расплавах.

В основу технологии положено обнаруженное нами ранее неизвестное явление возникновение поверхностной проводимости алмаза при контакте с ионным расплавом. Технология не имеет аналогов в мировой практике 'и позволяет наносить нанокристаллические покрытия карбидов молибдена и вольфрама на порошки природных, искусственных алмазов на поликристаллические алмазные спеки. Технология позволяет увеличить износостойкость инструмента в 1,5-2 раза.

5. Технология извлечения алмазов и ценных компонентов твердосплавной матрицы из отработанного алмазного инструмента.

Технология не имеет аналогов в мировой практике. Принципиальная новизна - разрушение твердосплавной матрицы алмазного инструмента путем анодного растворения в расплаве щелочей. Технология является безотходной, экологически чистой и позволяет извлекать алмазы и металлы (медь, вольфрам, кобальт), составляющие матрицы с повторным их использованием при изготовлении нового инструмента.