ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова», кафедра «Общая химия и технология силикатов», Новочеркасск, Россия:
А. В. Храменкова, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: anna.vl7@yandex.ru
Д. Н. Арискина, студентка, эл. почта: ariskina.daria@mail.ru
Е. А. Яценко, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой, эл. почта: e_yatsenko@mail.ru

Проведен сравнительный анализ физико-химических свойств гибридных полимероксидных материалов на твердом носителе в зависимости от типа используемого полимера. В первом случае в качестве полимерной матрицы в разработанных гибридных материалах использовали полимер белкового происхождения (желатин), во втором — синтетический полимер (поливинилпирролидон (ПВП)). Формирование гибридных полимер-оксидных материалов в обоих случаях проводили на поверхности стали марки Ст3 с использованием метода нестационарного электролиза. Методом рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) установлено, что качественный элементный состав разработанных гибридных материалов одинаков, в его состав входят Cо, Ni, Fe, Mo, C, O. Исследование морфологии поверхности как желатин-, так и ПВП-содержащих гибридных материалов с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) показало, что она достаточно развита, носит блочный, трещинообразный характер и состоит из отдельных фрагментов. В то же время фазовый состав разработанных гибридных полимероксидных материалов несколько различен. Общими фазами являются оксиды молибдена (MoO₃, Mo₁₈O₅₂ и MoO₂) и молибдаты кобальта, никеля и железа (CoMoO₄, NiMoO₄ и FeMoO₄). Однако в случае использования в качестве полимерной матрицы желатина железо присутствует в виде шпинели (Fe₃O₄), а при использовании ПВП — в виде оксида железа (III) (Fe₂O₃). Иммобилизация оксидных соединений переходных металлов в полимерные матрицы подтверждена методом инфракрасной (ИК)-спектроскопии. Путем анализа кривых ДСК/ТГ установлена высокая термическая стабильность гибридных полимероксидных материалов в окислительной среде. Сопоставление значений константы скорости каталитического разложения пероксида водорода, вычисленных по кинетическому уравнению реакции первого порядка, показало усиление каталитической активности при использовании ПВП в составе гибридных материалов по сравнению с содержащими желатин. Это может свидетельствовать о влиянии природы полимера на каталитические свойства разработанных гибридных полимероксидных материалов.

1. Saveleva M. S., Eftekhari K., Abalymov A., Douglas T. E. L., Volodkin D. et al. Hierarchy of Hybrid Materials-The Place of Inorganics-in-Organics in it, Their Composition and Applications // Frontiers in Chemistry. 2019. Vol 7. Article 179. DOI: 10.3389/fchem.2019.00179
2. Gul S., Kausar A., Mehmood M. Progress on Epoxy/Polyamide and Inorganic Nanofiller-Based Hybrids: Introduction, Application, and Future Potential (Review) // Polymer-Plastics Technology and Engineering. 2016. Vol 55, Iss. 17. P. 1842–1862.
3. Faustini M., Nicole L., Ruiz-Hitzky E., Sanchez C. History of Organic–Inorganic Hybrid Materials: Prehistory, Art, Science, and Advanced Applications // Advanced Functional Materials. 2018. Vol. 28. P. 1704158. DOI: 10.1002/adfm.201704158
4. Яценко Е. А., Рябова А. В., Гольцман Б. М. Разработка стеклокомпозиционных покрытий для защиты стальных нефтепроводов от внутренней и внешней коррозии // Черные металлы. 2019. № 12. С. 46–51.
5. Pena V. E., Arrieta J. В., Muсoz M., Tamez L. M., Acevedo N. M. M. et al. Metal nanoparticle-carbon nanotubes hybrid catalysts immobilized in a polymeric membrane for the reduction of 4-nitrophenol // SN Applied Sciences. 2019. Vol. 1, Iss. 4. P. 347. DOI: 10.1007/s42452-019-0357-z
6. Кремлев К. В., Объедков А. М., Семенов Н. М., Каверин Б. С., Кетков С. Ю. и др. Cинтез гибридных материалов на основе многостенных углеродных нанотрубок, декорированных нанопокрытиями WC1−x различной морфологии // Письма в Журнал технической физики. 2019. Т. 45. № 7. C. 41–44.
7. Бочкарева С. С. Синтез гибридных композитов золь-гель методом // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2016. Т. 6. № 3. С. 81–93.
8. Футько С. И., Шулицкий Б. Г., Лабунов В. А., Ермолаева Е. М. Моделирование самоорганизующегося синтеза гибридных наноструктур при химическом парофазном осаждении углеводородов на переходных металлах // Инженерно-физический журнал. 2020. Т. 93. № 1. С. 100–113.
9. Грихилес С. Я., Тихонов К. И. Электролитические и химические покрытия. Теория и практика. — Л. : Химия, 1990. — 288 с.
10. Михайлов О. В. Желатин-иммобилизованные металлокомплексы. — М. : Научный мир, 2004. — 236 с.
11. Юрченко Э. Н., Кустова Г. Н., Бацанов С. С. Колебательные спектры неорганических соединений. — Новосибирск : Наука, 1981. — 144 с.
12. Орешкина А. В., Казиев Г. З., Стебловский А. В. Получение и исследование кислых гексамолибденометаллатов (III) с кобальтаммиачным катионом // Журнал неорганической химии. 2009. Т. 54. № 7. С. 1081–1085.
13. Koczkur K. M., Mourdikoudis S., Polavarapu L., Skrabalak S. E. Polyvinylpyrrolidone (PVP) in nanoparticles synthesis // Dalton Transactions, Royal Society of Chemistry. 2015. Vol. 44. No. 41. P. 17883–17905.
14. Атанасян Т. К., Горичев И. Г., Якушева Е. А. Неорганическая химия : Часть I. Поверхностные явления на границе оксид/электролит в кислых средах : учеб. пособие. — М. : Прометей, 2013. — 165 с.
15. Gomez E., Pellicer E., Valles E. Detection and characterization of molybdenum oxides formed during the initial stages of cobalt – molybdenum electrodeposition // Journal of Applied Electrochemistry. 2003. Vol. 33. P. 245–252.
16. Tysyachny V. P., Shembel E. M., Apostolova R. D. et al. Chronovoltammetry of Electrolytic Molybdenum Oxides at the Electrochemical Intercalation / Deintercalation of Lithium Ions // Journal of Solid State Electrochemistry. 2003. Vol. 8. No. 1. P. 20–22.
17. Зеликман А. Н. Молибден. — М. : Металлургия, 1970. — 440 с.
18. Самсонов Г. В., Борисова А. Л., Житкова Г. Г., Знатокова Т. Н. Физико-химические свойства окислов : справочник. — М. : Металлургия, 1978. — 472 с.
19. Мартиросян В. А., Закарян Э. З., Сасунцян М. Э. Фазовые превращения дисульфида молибдена при механохимическом и термическом воздействии на молибденитовый концентрат // Черные металлы. 2019. № 1. C. 16–20.