|
В лаборатории проводятся научные исследования по наиболее значимым направлениям электрохимии и электрохимической технологии: * защита металлов от коррозии (ингибирование, получение полимерных нанокомпозитных покрытий); * электрохимическое рафинирование чернового индия; * получение анодного материала на основе магния для первичных и вторичных ХИТ. * усовершенствование и разработка новых газовых сенсоров; Многие направления разрабатываются совместно с учеными из ближнего и дальнего зарубежья, в том числе в рамках выполнения проектов грантового и программно-целевого финансирования. Ежегодно в лаборатории выполняется около 5 бакалаврских дипломных работ; 4 магистерских диссертаций. В настоящее время выполняют свои работы 2 PhD докторанта. В рамках НИР работают 2 студента и магистранта. |
ЛАБОРАТОРИЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ
 |
Буркитбаева Б.Д. профессор, доктор химических наук КазНУ им. аль-Фараби. Кандидатская и докторская диссертации и основные научные работы посвящены разработке эффективных ингибиторов коррозии. Она является автором более 200 работ, в том числе 100 научных статей, имеются авторские свидетельства, патенты и учебные пособия. Под ее руководством защищены 1 кандидатская и 4 PhD диссертации. Буркитбаевой Б.Д получено 5 патентов на разработку новых эффективных ингибиторов. |
|
Аргимбаева А.М., кандидат химических наук, доцент КазНУ им. аль-Фараби, Лауреат Государственной премии им. Д. Кунаева (2008 г.), обладатель государственной научной стипендии для талантливых молодых ученых Республики Казахстан, является специалистом в области коррозии и электрохимии неводных сред. Стажировалась в университете Кадис (Испания, 2013 г). Кандидатская диссертация Аргимбаевой А.М. посвящена исследованию коррозии магния в различных электролитах. Аргимбаева А.М. является автором более 100 научных трудов. Scopus Author ID: 56436828200, ORCID: 0000-0002-2467-8241, Researcher ID: AAQ-3743-2020 |
|
Рахымбай Г.С. PhD по специальности «Химическая технология неорганических веществ», является ученым, активно работающим в области электрохимического рафинирования и коррозии металлов. Докторская диссертация и основные научные работы посвящены разработке технологии электрохимического рафинирования индия. В рамках программы докторантуры стажировалась в университете Экс Марсель (2012 и 2013 г, Франция). С 2011 по настоящее время работает в Центре физико-химических методов анализа и исследований, а также с 2013 года является старшим преподавателем кафедры аналитической, коллоидной химии и технологии редких элементов, КазНУ им. аль-Фараби. Она является автором более 70 научных трудов. |
 |
Авчукир Хайса – научный сотрудник, PhD candidate, с 2015 по 2018 обучался в PhD докторантуре химического факультета КазНУ им. Аль-Фараби. Тема PhD диссертации: «Модернизация электрохимического рафинирования индия с применением расчетных методов». Участвовал в реализации 4-х научных проектов, освоил основы электрохимических методов исследования. Проходил научную стажировку в группе Elma (Electrochemistry of materials research group) у профессора Florence Vacandio, в лаборатории MADIREL, университета Экс–Марсель, Франция (2017-2018 г.г., 6 месяцев). Авчукир Х. является автором более 30 научных трудов. |
 |
Абильдина А.К. в 2021 защитила диссертацию по специальности 6D072000 – «Химическая технология неорганических веществ». Абильдина А.К. успешно совмещает педагогическую деятельность с научной работой. Являлась исполнителем по проекту ПЦФ 2015-2017 г.г. «Выявление закономерностей поляризации магниевого анода, покрытого коррозионной пленкой». В 2018-2019 г.г прошла научную стажировку в лаборатории Университета Ольденбурга (Германия). |
 |
Джуманова Р. Ж. являетя студенткой 2 курса PhD по специальности «8D07102-Химическая инженерия». С 2012 по 2018 год работала младшим научным сотрудником в Центре Физико-химических методов исследований и анализа, с 2018 по 2019 год специалистом в КазНУ им. аль-Фараби, с 2018 года работает преподавателем на кафедре аналитической, коолоидной химии и технологии редки элементов. Докторская диссертация посвящена электрохимическому получению электродных материалов, использующихся в газовых сенсорах. |
|
Бахытжан Е. Ғ является студенткой 3 курса PhD по специальности «6D060600-Химия». С 2015 по 2018 года работала лаборантом, с 2018 по 2020 года младшим научным сотрудником, с 2020 года работает в должности научного сотрудника в Центре физико-химических методов исследований и анализа. Кроме этого Бахытжан Е.Г. работает преподавателем кафедры АКХиТРЭ КазНУ им. аль-Фараби. Стажировалась в лаборатории Madirel, Марсель, Франция (2017 г.). Scopus ID: 57221333561, ORCID: 0000-0002-3217-5927, Researcher ID: AAS-4650-2020 |
* «Разработка ингибиторов против наводораживания и коррозии» 2012-2014 г.г. МҚБ;
* «Влияние некоторых гетерофункциональных органических соединений на коррозию стали» 2015-2017 г.г МҚБ;
* «Электрохимическое рафинирование индия и таллия из полиметаллического сырья Казахстана» (2011-2014 г.г.);
* «Электрохимическое получение чистого индия из полиметаллического и техногенного сырья Казахстана. Разработка экспериментально-производственной установки и технологии» (2015-2017 г.г.);
* «Исследование и усовершенствование электрохимического получения чернового индия» (2015-2017 г.г) ;
* «Фундаментальные основы процессов, базирующихся на электрохимических превращениях (ПЦФ 2015-2017) » по теме «Выявление закономерностей поляризации магниевого анода, покрытого коррозионной пленкой»
* «Ингибиторная и полимерная нанокомпозитная защита промышленных металлов от коррозии» (2018-2020 г.)
* «Изучение роли диффузии в интеркаляционных процессах в магний-ионных аккумуляторах (2020-2021 г.)
Проект МОН РК «АР09260383» «Разработка обратимого анода для магний-ионных батарей»
Актуальность: Развитие электронных технологии (электрического транспорта) и появление большого количества и разновидностей гаджетов в последнее время вызывает все больше интереса к технологиям хранения энергии. До настоящего времени решением этой задачи были литий-ионные аккумуляторы, однако их взрывоопасность, недостаточная способность хранить энергию, маленький диапазон рабочих температур, низкая устойчивость к избыточному заряду и полному разряду, затрудненность зарядки при минусовых температурах и относительная дороговизна вынуждают искать другие альтернативные варианты. Одним из таких альтернативных решений являются магниевые батареи.
Преимуществами магния являются: высокая плотность, температура плавления магния выше, чем у лития, безопасность, возможность долго держать заряд, доступность и распространенность в земной коре. Во многих исследованиях, проведенных до настоящего времени, в качестве анода используется металлический магний из-за его высокой теоретической объемной емкости (3832 мА*ч/см3) и отсутствия дендритов. Тем не менее, существует несколько проблем батарей с магниевым анодом. Поверхность металлического магния при воздействии обычных электролитов подвергается коррозии. Для решения поверхностных проблем магния были исследованы новые классы электролитов. Однако, эти электролиты, как правило, являются коррозийными и могут проявлять значительную летучесть. Таким образом, желательно использовать альтернативный анод металлическому магнию, который может позволить использовать менее агрессивные электролиты. В данном проекте в качестве исходного материала для альтернативных анодных активных материалов предложен наноструктурированный оксид титана, так как он легко адсорбирует магний на поверхности и обладает весьма высокой поверхностной площадью. Для магниевых аккумуляторов такой вид анодного материала еще мало изучен. Для выполнения данной работы планируется применение следующих электрохимических способов исследования и оптических методов анализа: линейная и циклическая вольтамперометрия, импедансная спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия, ИК-спектроскопия, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия и рентгено-дифракционный анализ.
Цель: синтез интеркалирующего анода для магний-ионных батарей, обеспечивающего сохранность и высокие удельные характеристики.
Ожидаемые результаты:
1. Будет оптимизирован состав анодного материала для магний-ионного аккумулятора, обеспечивающих повышенную коррозионную стойкость и высокие разрядные характеристики.
2. Будет проведен синтез композиционного анодного материала для увеличения удельной емкости батареи и улучшения его электрохимических характеристик.
3. Будет проведено модифицирование анодного материала за счет интеркаляции ионов магния для изучения его диффузионных свойств в матрице.
4. Будут установлены закономерности процессов интеркаляции и деинтеркаляции магния и исследовано влияния магния на кристаллическую структуру, фазовый состав и морфологию модифицированного анодного материала.
5. Будут проведены электрохимические исследования для определения оптимальных энергетических характеристик интеркалированного ионами магния анода (емкость, заряд/разрядные свойства, производительность и циклические характеристики).
Проект МОН РК АРО8956413 «Изучение роли диффузии в интеркаляционных процессах магний-ионных аккумуляторах».
Актуальность: В качестве альтернативы литиевым электрохимическим системам, значительный интерес представляет магний в качестве анодного материала. Магниевые батареи обладают значительными преимуществами по сравнению с литий-ионными: повышенная безопасность, обусловленная бездендритным осаждением магния, обилие в земной коре, низкая стоимость и высокая объемная емкость. Как правило, производительность батареи зависит от природы электрода (катода и анода) и состава электролита. Поэтому, разработка интеркалирующих анодных материалов, подбор катодов с высокой производительностью с высоким напряжением и обратимостью, а также подбор электролитов с возможностью обратимого заряда/разряда магния является ключевой задачей для разработки практических магниевых батарей.
Цель: Изучение диффузионных процессов при интеркаляции/деинтеркаляции магния для получения обратимого анодного материала для магний-ионных аккумуляторов.
Ожидаемые результаты: 1) Будет оптимизирован состав анодного материала для магний-ионного аккумулятора, обеспечивающий повышенную коррозионную стойкость и высокие разрядные характеристики; 2) Будет проведен синтез композиционного анодного материала для увеличения удельной емкости батареи и улучшения его электрохимических характеристик; 3) Будет проведено модифицирование анодного материала за счет интеркаляции ионов магния для изучения его диффузионных свойств в матрице; 4) Будут установлены закономерности процессов интеркаляции и деинтеркаляциимагния и исследовано влияния магния на кристаллическую структуру, фазовый состав и морфологию модифицированного анодного материала.
Проект МОН РК АР05134571 «Ингибиторная и полимерная нанокомпозитная защита промышленных металлов от коррозии».
Актуальность: Постоянное интенсивное развитие наиболее металлоёмких отраслей промышленности (энергетика, транспорт, металлургия, химическая и нефтяная), а также ужесточение условий эксплуатации металла, как в промышленности, так и в городском хозяйстве способствует росту потерь от коррозии. Все это указывает на исключительную важность проблемы борьбы с коррозией металлов, а, следовательно, и на большую значимость и необходимость развития научно-технических работ в заявляемой области. Нашей стране, обладающей огромным индустриальным потенциалом для развития большого числа металлоемких областей промышленности, проблема защиты металлов от коррозии весьма актуальна. Проект позволил разработать пленкообразующие замедлители коррозии, полностью ингибирующие коррозионное разрушение металла и его наводороживание, изучить последействие разработанных ингибиторов с целью долгосрочной защиты металла.
Цель: Создание высокоэффективных хемосорбционных и полимерных покрытий для защиты промышленных металлов от коррозии.
Достигнутые результаты:
1) Осуществлен синтез и проведены гравиметрические, потенциодинамические и импедансные измерения защитного действия ряда азотсодержащих органических соединений при коррозии стали в кислых и хлоридсодержащих средах, впервые синтезированных на кафедре химии и технологии органических веществ, природных соединений и полимеров химического факультета КазНУ им. аль-Фараби. Доказано образование хемосорбционной пленки при использовании наиболее эффективных ингибиторов; 2) методом циклической вольтамперометрии синтезированы сополимерные PPy-POA, PANI-POA, полимерно композитные, цинк-фосфатные PPy и POA-MoO42- покрытия и найдены оптимальные условия электрополимеризации. Покрытия, синтезированные в оптимальных условиях проявили высокие антикоррозионные свойства; 3) определены морфологические свойства и состав высокоэффективных хемосорбционных и полимерных пленок, методами сканирующей электронной микроскопии и рентгено-дифракционного анализа. Проведены лабораторные испытания хемосорбционных и полимерных пленок с высокими антикоррозионными свойствами
Основные публикации:
1. Ye.G. Bakhytzhan, A.M.Argimbayeva, G.S. Rakhymbay, R. Dzh. Jumanova, Kh. Avchukir, B.D.Burkitbayeva «Electrochemical Synthesis, Characterization and corrosion properties of POA-MoO42- coating in 3.5% NaCl»// Eurasian Chemico-Technological Journal, - 2020, Vol.22 – №4. – Р.305-313.
2. Kh. Avchukir, B.D. Burkitbayeva «Conductive polymer/SiO2 composite as an anticorrosive coating against carbon dioxide corrosion of mild steel. A simulation study»// Eurasian Chemico-Technological Journal, - 2020, Vol.22 – №4. – Р.295-305.
3. Буркитбаева Б.Д., Турмуханова М.Ж., Аргимбаева А.М., Рахымбай Г.С., Авчукир Хайса, Айнабеков Ислам, Патент полезной модели, Аммониевая соль амида фумаровой кислоты в качестве ингибитора коррозии стали в хлоридсодержащей среде», заявка № 2020/1037.2
4. Турлығазиева А., Рахымбай Г., Бахытжан Е., Аргимбаева А., Буркитбаева Б., Поли(анилин-о-анизидиннің) электрхимиялық полимерленуі мен антикоррозиялық қасиеті. – Вестник КазНУ, - 2020, № 2, С. 30-36.
5. Мықтыбай Ж., Рахымбай Г.С., Бахытжан Е., Джуманова Р., Аргимбаева А., Сополимерлі қаптаманың қасиетін электрохимиялық импедансты спектроскопия әдісімен зерттеу//«Вестник Казахстанско-Британского технического университета, - 2020, №2. (Издание, рекомендованное ККСОН МОН РК).
6. Бахытжан Е.Г., Есалы Н.Н., Рахымбай Г.С., Аргимбаева А.М., Электрохимический синтез сополимера полипирол о-анизидин и его антикоррозионные свойства// Промышленность Казахстана. – 2019. –Т.106. – В.2. – С. 36-39. (Издание, рекомендованное МОН РК).
7. Бахытжан Е.Г., Есалы Н.Е., Рахымбай Г.С., Аргимбаева A.M., Авчукир Х., Электрохимический синтез полимерных и модифицированных покрытий, их защитные свойства// Вестник КазНИТУ. – 2019. –В.6. С. 803-811. Входит в базы «INSPEC» и ККСОН. (IF – 0,032).
Проект МОН РК «ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ ЧЕРНОВОГО ИНДИЯ»
|
 |
|
а) 1 – электролизный блок; 2 – блок предварительной очистки электролита |
б) Поперечное сечение четырехсекционного электролизера для рафинирования индия 1 – анодное пространство; 2 – катодное пространство; 3 – цементационная секция; 4 – секция для сорбционной очистки; 5 – камера для теплоносителя;6 – трубка для продувания инертным газом; 7 – отверстие для вывода газообразных продуктов; 8 – токооотвод анода; 9 – токоотвод катода; 10 – ионообменная мембрана |
Цель проекта – Получение индия высокой чистоты на основе модернизации электрохимического рафинирования чернового индия.
Актуальность. Рациональное использование природных ресурсов, создание безотходных технологий и производств – актуальная задача современного производства. Республика Казахстан обладает значительными запасами полиметаллического сырья, что является основой создания прорывных технологий его переработки. Разработка новых эффективных методов переработки техногенного сырья Республики Казахстан относится к одному из приоритетных направлений развития химии и химической технологии. Черновой индий, производимый АО «Казцинк», экспортируется в разные страны мира.
Достигнутые результаты: Разработана усовершенствованная методика рафинирования индия, включающая подбор оптимальных условий эффективной очистки индия, приготовление модифицированных висмутом индиевых анодов и осуществление электрохимической очистки чернового индия Казахстана в двухкамерной электролизной установке с разделенными катодным и анодными пространствами с применением внешней циркуляции анолита через цементационную и сорбционную камеры. Особенность этой конструкции заключается в наличии между катодом и анодом анионообменной мембраны. Проведение рафинирования индия в созданной установке и по разработанной методике ведет к значительному повышению чистоты катодных осадков, способствует сохранению высокого выхода индия по току и уменьшению энергозатрат.
Публикации:
1. G.S. Rakhymbay, M.K. Nauryzbaev, B.D. Burkitbayeva, A.M. Argimbaeva, A.P. Kurbatov, F. Vacandio, Corrosion of Indium in Cloride and Sulfate Electrolytes// «Eurasian Chemico-Technological Journal» - 2014. - Vol. 16, № 4. – P. 287-291.(CiteScore 0.05, Scopus)
2. G.S. Rakhymbay, M.K. Nauryzbaev, B.D. Burkitbayeva, A.M. Argimbaeva, R. Jumanova, A.P. Kurbatov, M.Eyraud, P. Knauth and F. Vacandio . Electrochemical Deposition of Indium: Nucleation Mode and Diffusional Limitation // Russian journal of Electrochemistry. – 2016. – Vol.52 - № 2. Р.99-105. (IF =0,762 Web of Science, Scopus)
3. Burkitbayeva B., Argimbayeva A.M., Rakhymbay G., Avchukir K., Tassibekov K., Nauryzbayev M. Refining of Rough Indium by Method of Reactionary Electrolysis // MATEC Web Conferences. – 2017 – V.96. – Article number 00005. (CiteScore 2016 года 0.20 Web of Science, Scopus )
4. Avchukir K., Burkitbayeva B.D., Argimbayeva A.M., Rakhymbay G., Beisenova G.S., Nauryzbayev M.K. The kinetics of Indium Electroreduction from Chloride Solutions // Russian Journal of Electrochemistry. – 2018. –V.54. –Iss.12. –P.1096-1103. (IF 0,880 Web of Science, Scopus)
5. Beisenova G.S., Burkitbayeva B.D., Argimbayeva A.M., Rakhymbay G., Vacandio F. Sorption properties of chitosan in the refining of rough indium //Eurasian Chemico-Tecnological Journal. – 2018. – V.20. – Iss.3. –P.235-241. (IF 0,28 Web of Science, Scopus)
6. Avchukir K., Burkitbayeva B.D., Vacandio F., Argimbayeva A.M., Rakhymbay G. Influence of tetrabutylammonium chloride on theelectrodeposition of indium from chloride solution on a glassy carbon electrode//Journal of Electroanalytical Chemistry. – 2019 – V.842. – P.176-183. (IF 3,218 Web of Science, Scopus).
- G.S. Rakhymbay, M.K. Nauryzbaev, B.D. Burkitbayeva, A.M. Argimbaeva, A.P. Kurbatov, F. Vacandio, Corrosion of Indium in Cloride and Sulfate Electrolytes// «Eurasian Chemico-Technological Journal» - 2014. - Vol. 16, № 4. – P. 287-291.(CiteScore 0.05, Scopus)
- G.S. Rakhymbay, M.K. Nauryzbaev, B.D. Burkitbayeva, A.M. Argimbaeva, R. Jumanova, A.P. Kurbatov, M.Eyraud, P. Knauth and F. Vacandio . Electrochemical Deposition of Indium: Nucleation Mode and Diffusional Limitation // Russian journal of Electrochemistry. – 2016. – Vol.52 - № 2. Р.99-105. (IF =0,762 Web of Science, Scopus)
- Burkitbayeva B., Argimbayeva A.M., Rakhymbay G., Avchukir K., Tassibekov K., Nauryzbayev M. Refining of Rough Indium by Method of Reactionary Electrolysis // MATEC Web Conferences. – 2017 – V.96. – Article number 00005. (CiteScore 2016 года 0.20 Web of Science, Scopus )
- Avchukir K., Burkitbayeva B.D., Argimbayeva A.M., Rakhymbay G., Beisenova G.S., Nauryzbayev M.K. The kinetics of Indium Electroreduction from Chloride Solutions // Russian Journal of Electrochemistry. – 2018. –V.54. –Iss.12. –P.1096-1103. (IF 0,880 Web of Science, Scopus)
- Beisenova G.S., Burkitbayeva B.D., Argimbayeva A.M., Rakhymbay G., Vacandio F. Sorption properties of chitosan in the refining of rough indium //Eurasian Chemico-Tecnological Journal. – 2018. – V.20. – Iss.3. –P.235-241. (IF 0,28 Web of Science, Scopus)
- Avchukir K., Burkitbayeva B.D., Vacandio F., Argimbayeva A.M., Rakhymbay G. Influence of tetrabutylammonium chloride on theelectrodeposition of indium from chloride solution on a glassy carbon electrode//Journal of Electroanalytical Chemistry. – 2019 – V.842. – P.176-183. (IF 3,218 Web of Science, Scopus)
- A. K. Abildina, A. M. Argimbayeva, A. Kurbatov, Y. Bakhytzhan,G.S. Rakhymbay, Michael Wark, Patrick Bottke Study of Polarization Characteristics of Corrosion Films on Magnesium in Sulfate-Containing Electrolytes // Appl. Sci. 2020, 10, 1406; doi:10.3390/app10041406 (* Applied Sciences 2019 CiteScore™ - 2.52 (Q1 in Engineering)* Applied Sciences 2019 Impact Factor (WoS) - 2.217 (Q2 in Physics Applied
- Ye.G. Bakhytzhan, A.M.Argimbayeva, G.S. Rakhymbay, R. Dzh. Jumanova, Kh. Avchukir, B.D.Burkitbayeva «Electrochemical Synthesis, Characterization and corrosion properties of POA-MoO42- coating in 3.5% NaCl»// Eurasian Chemico-Technological Journal, - 2020, Vol.22 – №4. – Р.305-313.
- Kh. Avchukir, B.D. Burkitbayeva «Conductive polymer/SiO2 composite as an anticorrosive coating against carbon dioxide corrosion of mild steel. A simulation study»// Eurasian Chemico-Technological Journal, - 2020, Vol.22 – №4. – Р.295-305.
- Абильдина А.К., Джуманова Р.Ж, Рахымбай Г.С., Бейсеева А.Н., Аргимбаева А.М. Магний-ионды батареяға арналған ұнтақ висмут негізіндегі анодтық материал және оның қасиеттері// Chem Bul Kaz Nat Univ. – 2021. – Vol.3. P.32-39.