postgraduate student of Chair “Nanotechnologies, material science and mechanics”
аспирант кафедры аспирант кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, Head of the Research and Development Department-3 “Nanocatalysts and functional materials”
доктор физико-математических наук, профессор, начальник НИО-3 «Нанокатализаторы и функциональные материалы»
In recent times, more attention is paid to the scientific development of catalysts intended for the solution of the environmental problems. First of all, it is associated with the fact that, every year, the essential increase of the environmental pollution is observed. The Huge ecological loss is caused by the wastewater dumped to reservoirs. One of the dangerous toxic pollutants of wastewater is the ethylene glycol, which is a part of the deicers applied at the airports.
The destructive technologies that include catalytic oxidation are considered the advanced methods of wastewater treatment from organic pollutants. The heterogeneous catalytic oxidation of organic pollutions of water requires the creation of the effective catalysts consisting of several components.
In this paper, the authors proposed a technique for producing copperzinc coatings with a nanoscale structure and a different percentage content of their components. Using the electrodeposition method, the copper-zinc coatings of two types were produced. The scanning electronic microscopy, the X-ray spectral and X-ray phase analysis and the method of lowtemperature gas adsorption were used to study morphology, phase and element structure and the specific surface of copper-zinc coatings. It is shown that such coatings consist of copper crystals and zinc plates of nanoscale thickness and have high specific surface area. It is noted that the increase of zinc concentration in the coating causes the morphology change and expands the specific surface area. The paper presents the results of preliminary studies of the catalytic activity of the developed material when decomposing ethylene glycol in the presence of ozone/oxygen mixture, which even at this stage showed the level of purification of wastewater from ethylene glycol from 64 to 78 %.
В последнее время больше внимания стали уделять научным разработкам катализаторов, предназначенных для решения экологических проблем. Это в первую очередь связано с тем, что с каждым годом отмечается существенное увеличение загрязнения окружающей среды. Огромный урон экологии наносят сточные воды, сбрасываемые в водоемы. Одним из опасных токсичных загрязнителей сточных вод является этиленгликоль, входящий в состав антиобледенителей, применяемых в аэропортах. В качестве передовых методов очистки сточных вод от органических загрязнителей выделяют деструктивные технологии, к числу которых относится каталитическое окисление. Гетерогенное каталитическое окисление органических загрязнений воды требует создания эффективных катализаторов, состоящих из нескольких компонентов.
В статье предложена методика получения медь-цинковых покрытий с наноразмерной структурой и различным процентным содержанием компонентов в них. Методом электроосаждения из раствора электролита получены медь-цинковые покрытия двух типов. При помощи сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального и рентгенофазового анализа, а также метода низкотемпературной газовой адсорбции изучена их морфология, элементный, фазовый состав и удельная поверхность. Показано, что такие покрытия состоят из кристаллов меди и пластин цинка наноразмерной толщины и обладают высокой удельной поверхностью. Отмечено, что увеличение концентрации цинка в покрытии приводит к изменению морфологии и увеличивает удельную площадь поверхности. Приведены результаты предварительных исследований каталитической активности разработанного материала при разложении этиленгликоля в присутствии смеси озон/кислород, которые уже на этом этапе показали степень очистки сточных вод от этиленгликоля от 64 до 78 %.
Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации 16.2314.2017/4.6 «Разработка комбинированной технологии и создание образцов инновационного оборудования, предназначенных для глубокой очистки сточных вод промышленных предприятий от опасных токсических загрязнений». Статья подготовлена по материалам докладов участников VIII Международной школы «Физическое материаловедение» с элементами научной школы для молодежи, Тольятти, 3–12 сентября 2017 г.