Разработка способа электрохимической модификации углеродного сорбента для придания ему требуемых сорбционных свойств

Проект Министерства образования и науки Республики Казахстан
ИРН: AP09058570

Актуальность проекта: Химическая и электрохимическая модификация является актуальным и инновационным направлением развития сорбционных и электрохимических технологий, которые предоставят огромный прорыв для Казахстана.

Цель проекта: Разработка способа электрохимического и химического воздействия на углеродный материал для формирования на его поверхности модифицированного функционального слоя для проведения селективного сорбционного процесса.

Задачи проекта:

1) получение углеродных материалов на основе растительного и углерод-минерального сырья;

2) проведение модификации углеродных материалов в различных условиях и изучение ее влияния на поверхностные свойства;

3) изготовление электролизера для проведения процесса в динамике;

4) проведение электрохимической модификации при варьировании состава электролита и режимов для дальнейшего изучения сорбции органических и неорганических веществ.    

Основные члены проекта

1.       Атчабарова Ажар Айдаровна – научный руководитель проекта, PhD

Индекса Хирша – 2.

Web of Science Researcher ID - D-3857-2015

https://app.webofknowledge.com/author/record/5611070

ORCID: 0000-0002-4600-2728

https://orcid.org/0000-0002-4600-2728

Scopus ID: 56998822600

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56998822600&eid=2-s2.0-85078265815

2.       Абдуахытова Динара Ақтайқызы, научный сотрудник

Индекс Хирша – 1.

Web of Science Researcher ID - GOW-9941-2022

https://www.webofscience.com/wos/author/record/32550172

ORCID: 0000-0002-4316-0755

https://orcid.org/0000-0002-4316-0755

Scopus ID: 57344630000

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57344630000

3.       Бекназаров Канат Исатайулы, научный сотрудник

ORCID: 0000-0001-5023-0486

https://orcid.org/0000-0001-5023-0486

4.     Әбдімомын Сәкен Қынабекұлы, лаборант

Web of Science Researcher ID - DTP-7335-2022

https://www.webofscience.com/wos/author/record/14897737

ORCID: 0000-0002-5985-9050

https://orcid.org/0000-0002-5985-9050

Scopus ID: 57518892100  

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57518892100

5.     Шрейдер Елизавета Романовна, лаборант

Используемые методы

1.   Циклическая вольтамперометрия

2.   Рентгеноспектральный анализ

3.   Электронная сканирующая микроскопия

4.   Атомно-абсорбционная спектроскопия

5.   Термогравиметрический анализ

6.   ИК-спектроскопия

7.   Раман-спектроскопия

8.   Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой

9.   Газовая хроматография

10. Рентгенофазовый анализ

11. БЭТ

Ожидаемые результаты

1) будут получены углеродные материалы на основе растительного и углерод-минерального сырья. Будут изучены их основные физико-химические характеристики (удельная поверхность, суммарный объем пор, pH водной вытяжки, электропроводность, адсорбционная активность по йоду, зольность, влажность, содержание углерода и/или др.);

2) будет проведено электрохимическое модифицирование углеродного материала и изучена степень изменения адсорбционных характеристик, морфологии поверхности углеродного материала и др.;

3) будет изготовлен электролизер для проведения процессов окисления и восстановления поверхности углеродных материалов;

4) будет показана эффективность модификации поверхности углеродных материалов в процессах сорбции веществ (ионов и комплексов металлов, органических соединений).

Достигнутые результаты

Получены углеродные материалы на основе растительного сырья (абрикосовые косточки, скорлупа грецкого ореха); углерод-минерального сырья – шунгитовый концентрат (содержание углерода = 40±2% масс., месторождение «Бакырчик», Восточно-Казахстанская область). Изучены основные физико-химические характеристики (Sуд =738,0 м²/г; адсорбционная активность по йоду – 82,2%; рН водной вытяжки – 8,3; суммарный объем пор Vtotal – 0,22 см3· г^-1). Согласно полученным физико-химическим характеристикам для изготовления углеродных электродов выбран активированный карбонизат скорлупы грецкого ореха 240°С/24ч. Получены углеродные электроды и изучены сорбционные и электрохимические свойства. Полученные результаты дают хорошую перспективу для продолжения работ по разработке способа электрохимического и химического воздействия на углеродный материал (УМ) для формирования на его поверхности модифицированного функционального слоя с целью проведения селективного сорбционного процесса.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ПРОЕКТУ

Статьи в журналах Комитета по обеспечению качества в сфере образования и науки Министерства образования науки Республики Казахстан:

S. Abdimomyn, A. Atchabarova*, D. Abduakhytova, R. Tokpayev, K. Kishibayev, T. Khavaza, A. Kurbatov, G. L. Turdean, M. Nauryzbayev. Characteristic of the carbon sorbent surface functional layer formation // Studia Universitatis Babes-Bolyai

Потенциальным пользователям проекта:

Если Вы заинтересованы в тематике данного проекта обращайтесь к руководителю проекта Атчабаровой Ажар Айдаровне по электронному адресу: azhar.atchabarova@mail.ru. Мы непрерывно ищем сотрудничество в данной области исследования.