Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия:

О. В. Денисова, доцент кафедры электронных систем, канд. хим. наук, эл. почта: denisova_ov@pers.spmi.ru
К. Г. Карапетян, заведующий кафедрой химических технологий и переработки энергоносителей, докт. техн. наук, эл. почта: karapetyan_kg@pers.spmi.ru

В цветной металлургии широкое распространение получили пирометаллургические процессы, проводимые при повышенных температурах в агрессивных средах, что предъявляет особые требования к используемым материалам и покрытиям. Углеродные материалы, в том числе композиционные, активно используют, в частности в печных производственных процессах, они определяют физико-химические свойства огнеупорных покрытий в составе футеровок печей. Особое внимание уделяют применению композиционных материалов на основе графита и технического углерода, а также углерод-углеродных композиций. При этом важное значение придают обеспечению контроля состояния поверхности, а также возможности регулирования активности поверхности. Направленное изменение химического состава поверхности новых композиционных материалов позволяет добиться лучших результатов при выборе материалов для изготовления катализаторов, специальных добавок и формирования покрытий. Исследован состав поверхностных функциональных групп графита и технического углерода. В процессе химического синтеза методом атомно-слоевого осаждения из газовой фазы получены поверхностно модифицированные композиционные материалы на основе графита путем формирования на поверхности покрытий монослойного характера, содержащих ионы алюминия, титана и циркония. Найдены зависимости электрокинетического и адсорбционного потенциала от числа циклов обработки поверхности методом атомно-слоевого осаждения, а также определено распределение активных адсорбционных центров поверхности по энергии для исходных и синтезированных образцов. Показано, что уровень активности поверхности композиционных материалов зависит от химического состава и состояния поверхности углеродных материалов, и эту зависимость можно использовать для прогнозирования физико-химических свойств композиционных материалов на их основе.

1. Malaki M., Xu W., Kasar A. K. et al. Advanced metal matrix nanocomposites. Metals. 2019. Vol. 9, Iss. 3. p. 330. DOI: 10.3390/met9030330
2. Wang W., Yi D., Hua W., Wang B. High damping capacity of Al – 40 Zn alloys with fine grain and eutectoid structures via Yb alloying. Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 870. p. 159485.

3. New Materials. Preparation, properties and applications in the aspect of nanotechnology. New York : Nova Science Publishers, 2020. 249 p.
4. Applied Aspects of Nano-Physics and Nanoingineering. New York : Nova Science Publishers, 2019. 308 p.
5. Bukovskiy P. O., Morozov A. V., Kirichenko A. N. Relationship between break-in and friction coefficient of carbon composites in aircraft brakes. Trenie i iznos. 2020. Vol. 41, No. 4. pp. 448–456. DOI: 10.32864/0202-4977-2020-41-4-448-456
6. Shulaev N. S., Pryanichnikova V. V., Kadyrov R. R. Electrochemical purification of oil-contaminated soils. Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 252. pp. 937–946. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.15
7. Kosov Y. I., Bazhin V. Y., Kopylova T. N. Effect of the technological parameters of the aluminothermic reduction of erbium oxide in chloride – fluoride melts on the transition of erbium to a master alloy. Russian Metallurgy (Metally). 2019. Vol. 2019, Iss. 9. pp. 856–862. DOI: 10.1134/S0036029519090040
8. Milyuts V. G., Tsukanov V. V., Pryakhin E. I., Nikitina L. B. Development of manufacturing technology for high-strength hull steel reducing production cycle and providing high-quality sheets. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 239. pp. 536–543. DOI: 10.31897/PMI.2019.5.536
9. Roshchin M. N., Mishanova V. G. Performance of friction assemblies with carbon materials in spacecrafts in the Venus atmosphere. Journal of Advanced Research In Technical Science. 2020. Iss. 21. pp. 15–18. DOI: 10.26160/2474-5901-2020-21-15-18
10. Prosuntsov P. V., Barinov D. Ya. Analysis of combined radiation and conductive heat exchange during decomposition of porous carbon-ceramic composite of the thermal shield. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2020. No. 12 (729). pp. 62–72. DOI: 10.18698/0536-1044-2020-12-62-72
11. Farberova E. A., Katysheva A. Yu., Smirnov S. A. et al. Understanding the applicability of a chemical method for recovering fine-dispersed metal particles to produce anti-bacterial sorbents. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Seriya: Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya. 2020. Vol. 63, No. 3. pp. 46–53. DOI: 10.6060/ivkkt.20206303.6047
12. Feshchenko R. Yu., Eremin R. N., Erokhina O. O., Povarov V. G. Improvement of oxidation resistance of graphite blocks for the electrolytic production of magnesium by impregnation with phosphate solutions. Part 2. Tsvetnye Metally. 2022. No. 1. P. 24–29.
13. Ponomareva M. A., Cheremisina O. V., Mashukova Yu. A., Lukiantseva E. S. Enhanced recovery of REMs from process solutions during apatite ore processing. Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 252. pp. 917–926. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.13
14. Cheremisina O. V., Cheremisina E. A., Ponomareva M. A., Fedorov A. T. Sorption of coordination compounds of rare earth elements. Journal of Mining Institute. 2020. Vol. 244. pp. 474–481. DOI: 10.31897/ PMI.2020.4.10
15. Smerdov R., Spivak Y., Bizyaev I., Somov P., Gerasimov V. et al. Advances in novel low-macroscopic field emission electrode design based on fullerenedoped porous silicon. Electronics. 2021. Vol. 10. 42. DOI: 10.3390/electronics10010042
16. Popova A. N., Klimenkov B. D., Grabovskiy A. Yu. Scientific school for plasma nanotechnology and energy at the Mining University. Izvestiya VUZ. Applied Nonlinear Dynamics. 2021. Vol. 29. No. 2. P. 317–336. DOI: 10.18500/0869-6632-2021-29-2-317-336
17. Reshetilov A. N. Advanced techniques in the creation of microbial biosensors and biofuel elements. Istoriya nauki i tekhniki. 2020. No. 6. pp. 15–23. DOI: 10.25791/intstg.06.2020.1187
18. Potapov A. I., Kondratev A. V. Non-destructive testing of multilayer medium by the method of velocity of elastic waves hodograph. Journal of Mining Institute. 2020. Vol. 243. P. 348–356. DOI: 10.31897/ PMI.2020.3.348
19. Koltsov S. I., Malygin A. A., Brykalov A. V. Modern nanotechnology: Method of molecular layering for directed synthesis of sorbents used in biotechnology. Krasnodar : [N/A], 2010. pp. 162–222.
20. Syrkov A. G., Prokopchuk N. R., Vorobiev A. G., Brichkin V. N. Academician N. S. Kurnakov as the founder of physico-chemical analysis – the scientific base for the development of new metal alloys and materials. Tsvetnye Metally. 2021. No. 1. pp. 77–83.
21. Syrkov A. G., Kushchenko A. N., Silivanov M. O., Taraban V. V. Nanostructured regulation of the surface properties and hydrophobicity of nickel and iron by solid-state reduction and modifying methods. Tsvetnye Metally. 2022. No. 5. pp. 54–59.
22. Drozdov E. O., Gukova A. N., Dubrovenskiy S. D., Malygin A. A. Quantum-chemical analysis and experimental synthesis of titanium-vanadium coatings on silica surface out of TiCl₄ and VOCl₃ vapours. Russian Journal of General Chemistry. 2016. Vol. 86, No. 9. pp. 1551–1561. DOI: 10.1134/S003602440904219
23. Abdulagatova A. I., Maksumova A. M., Palchaeva D. K., Rabadanova M. Kh. et al. Atomic layer deposition and thermal transformations of thin aluminiumvanadium oxide films. Russian Journal of General Chemistry. 2022. Vol. 92, No. 8. pp. 1310–1324. DOI: 10.31857/S0044460X22080182
24. Malkov A. A., Kukushkina Yu. A., Sosnov E. A., Malygin A. A. Titanium oxide nanostructures synthesized by molecular layering on γ-Al₂O₃ surface. Neorganicheskie materialy. 2020. Vol. 56, No. 12. pp. 1303–1310. DOI: 10.31857/S0002337X2012012X
25. Malkov A. A., Sosnov E. A., Malygin A. A. Effect of temperature at different stages of molecular layering on the phase formation in titanium oxide layer on silica gel surface. Zhurnal prikladnoy khimii. 2010. Vol. 83, No. 9. pp. 1409–1418.
26. Kääriäinen T., Cameron A., Kääriäinen M.-L., Sherman A. Atomic layer deposition: princples, characteristics, and nanotechnology applications. John Wiley and Sons, 2013. 272 p.

27. Aleskovskiy V. B. Chemistry of solids. Moscow : Nauka, 1978. 254 p.
28. Aleskovskii V. B. Chemistry and technology of solids. Journal of Applied Chemistry of the USSR. 1974. Vol. 47, No. 10. pp. 2207–2217.
29. Koltsov S. I. Molecular layering reactions. Lectures. St Petersburg : SPbTI, 1992. 62 p.
30. Koltsov S. I., Malygin A. A., Brykalov A. V. Modern nanotechnology: Method of molecular layering for directed synthesis of sorbents used in biotechnology. Krasnodar : Kubanskiy agrarnyi universitet, 2010. 222 p.
31. Miikkulainen V., Leskelä M., Ritala M., Puurunen R. Crystallinity of inorganic films grown by atomic layer deposition: overview and general trends. Journal of Applied Physics. 2013. Vol. 113. 021301. DOI: 10.1063/1.4757907
32. Malygin A. A., Malkov A. A., Sosnov E. A. Structural-dimensional effects and their application in the core-nanoshell systems synthesized by molecular layering. Izvestiya Akademii nauk. Seriya khimicheskaya. 2017. Iss. 11. pp. 1939–1962. DOI: 10.1007/s11172-017-1971-9
33. Vezo O. S., Voytylov A. V., Voytylov V. V. et al. Polarizability and electrosurface properties of colloid particles of graphite in aqueous KCl solutions. Kolloidnyy Zhurnal. 2020. Vol. 82, No. 4. pp. 400–407. DOI: 10.31857/S0023291220040163
34. Kuzmina E. V., Dmitrieva L. R., Karaseva E. V. On the applicability of colouring agent sorption technique for determining the specific surface area of carbon materials for lithium-sulphur batteries. Proceedings of the RAS Ufa Scientific Centre. 2020. No. 2. pp. 29–34. DOI: 10.31040/2222-8349-2020-0-2-29-34
35. Litvinova T. E., Kashurin R., Lutskiy D. Complex formation of rare-earth elements in carbonate–alkaline media. Materials. 2023. Vol. 16. P. 3140. DOI: 10.3390/ma16083140