Научно-исследовательская и инновационная деятельность

Научное направление кафедры

Научно-исследовательская работа на кафедре физической, коллоидной и аналитической химии осуществляется в нескольких направлениях: переработка и регенерация промышленных металлосодержащих отходов и сточных вод химико-гальванических производств; разработка слоистых, градиентных, упрочняющих и барьерных покрытий для защиты материалов от коррозионных повреждений, механического и эрозионного износа; изучение кинетики и механизмов процессов коррозии и анодного окисления и катодного восстановления металлов и сплавов; разработка и исследование новых оксидных термоэлектрических материалов на основе слоистых кобальтитов висмута и щелочноземельных элементов; синтез и исследование фотолюминесцентных и магнитных свойств твердых растворов на основе индатов лантана со структурой перовскита, легированного ионами-активаторами различной природы; биохимическая и молекулярно-генетическая оценка растений природной и интродуцированной флоры как продуцентов биологически активных соединений, определение путей их сохранения и рационального использования; разработка и оптимизация методов анализа фармацевтических и других технологических объектов; научно-методические разработки по совершенствованию организации образовательного процесса по учебным дисциплинам кафедры (компьютерные и интернет-технологии в преподавании химических дисциплин).

Основные научные исследования, проводимые в рамках научного направления:

  • синтез и исследование физико-химических свойств сложных оксидных систем, включающих ферриты, высокотемпературные сверхпроводники, оксидные мультиферроики и термоэлектрики, наноструктурированные и наноразмерные оксиды металлов;
  • разработка низкотемпературных растворных методов получения высокодисперсных порошков сложнооксидных функциональных материалов различного назначения;
  • синтез и исследование физико-химических свойств новых мультиферроиков на основе феррита висмута со структурой перовскита;
  • разработка новых эффективных высокотемпературных термоэлектриков на основе слоистых кобальтитов;
  • механизм и кинетика фазообразования в многокомпонентных системах оксидов металлов;
  • механизм и кинетика электрохимических процессов;
  • переработка и регенерация промышленных металлосодержащих отходов и сточных вод химико-гальванических производств;
  • идентификация и количественный анализ компонентов эфирных масел пряно-ароматических растений;
  • получение новых аналитических реагентов, органических материалов для современного аналитического оборудования и электронной техники;
  • получение биологически активных фторсодержащих гетероциклических соединений.
  • совершенствование методов преподавания аналитической и физической химии;
Тематика НИР

За период 2017–2018 гг. на кафедре выполнены 8 заданий, финансируемых за счет средств государственного бюджета в рамках ГПНИ «Механика, металлургия, диагностика в машиностроении» (подпрограмма «Гальванотехника»), «Химические технологии и материалы» (подпрограмма «Новые химические технологии и продукты»), «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии» (подпрограммы «Материаловедение и технологии материалов», «Химфармсинтез») и «Природопользование и экология» (подпрограмма «Биоразнообразие, биоресурсы и экология»), а также 2 темы НИР, выполняемых за счет второй половины рабочего дня ППС:

  • ГБ 16–133 «Электрохимическое осаждение медьсодержащих покрытий с улучшенными адгезионными и эксплуатационными свойствами в нестационарных условиях электролиза» (руководитель – зав.кафедрой ФКАиХ Курило И.И.);
  • ГБ 16–138 «Получение модифицированных анодно-оксидных покрытий на алюминиевых сплавах» (руководители – проф. Жарский И.М. (кафедра ХТЭХПиМЭТ), зав.кафедрой ФКАиХ Курило И.И.);
  • ГБ 16–083 «Ингибирование процессов растворения поверхности алюминия и его сплавов в коррозионных средах» (руководители – проф. Жарский И.М. (кафедра ХТЭХПиМЭТ), зав.кафедрой ФКАиХ Курило И.И.);
  • ГБ 16–096 «Разработка методов синтеза и исследование свойств новых продуктов конденсации фторсодержащих оксадиазолов со структурными аналогами современных противотуберкулезных препаратов с целью создания на их основе новых синтетических микобактерицидов» (руководитель – доц. Ковганко В.Н.).;
  • ГБ 16–193 «Биохимическая и молекулярно-генетическая оценка растений природной и интродуцированной флоры как продуцентов биологически активных соединений, определение путей сохранения и рационального использования» (руководитель – доц. Коваленко Н.А.);
  • ГБ 16–084 «Разработка и исследование фотолюминесцентных и магнитных свойств фотолюминофоров белого света на основе индата лантана со структурой перовскита, легированного одновременно несколькими ионами редкоземельных элементов, излучающих красный, зеленый, синий свет в определенном соотношении» (руководитель – проф. Башкиров Л.А.);
  • ГБ 16–142 «Разработка и исследование новых сегнетомагнетиков (мультиферроиков) на основе титаната висмута Bi4Ti3O12, легированного ионами редкоземельных и 3d-элементов» (руководитель – проф. Башкиров Л.А.);
  • ГБ 16–144 «Разработка и исследование новых оксидных термоэлектриков на базе анизотропных кобальтитов» (руководитель – доц. Клындюк А.И.);
  • ГБ 24–16 «Разработка и оптимизация методов анализа фармацевтических и других технологических объектов » (руководитель – доц. Коваленко Н.А.);
  • ГБ 24–16/1 «Компьютерные и интернет-технологии в преподавании химико-аналитических дисциплин» (руководитель – доц. Коваленко Н.А.).

Большинство результатов цикла работ, выполненных на в 2018  г., получены впервые и обладают новизной на мировом уровне. Всего в 2018 году опубликовано 138 научных и учебно-методических работ, из них 45 – статьи в научных журналах, в том числе в научных журналах с высоким рейтингом или входящих в перечень, утвержденный ВАК Беларуси (не считая материалов конференций и тезисов докладов, которых опубликовано соответственно 57 и 28). За рубежом опубликовано 36 научных статей, зарегистрированных в базах Scopus и Web of Science, а также 23 наименования материалов конференций и тезисов докладов.

Результаты выполнения НИР были доложены и прошли апробацию на 41 республиканском и зарубежном  научно-технических мероприятии, из которых 24 имели статус международных. В сумме на все конференции и научные семинары от кафедры было представлено 93 доклада, из них 26 – на зарубежные конференции. Имеются 15 справок о внедрении результатов НИР и разработок по информационным  образовательным технологиям  в учебный процесс.

Получен 2 патента на изобретение и разработан 1 зарегистрированный информационный ресурс.

Научно-педагогические сотрудники кафедры представили в 2018 г. экспонаты (всего 21 экспонат) на  10 выставок, в том числе на выставки, проходившие в России, Украине, Польше.


В 2019 г. на кафедре ФКиАХ выполняется 5 заданий, финансируемых за счет средств государственного бюджета в рамках ГПНИ «Механика, металлургия, диагностика в машиностроении» (подпрограмма «Гальванотехника»), «Химические технологии и материалы» (подпрограммы «Фармакология и фармация», «Биолоогически активные вещества»), «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии» (подпрограммы «Материаловедение и технологии материалов»), а также 2 темы НИР, выполняемых за счет второй половины рабочего дня ППС.

Завершенные проекты
  • ГБ 11-138, ГБ 11-139 "Разработка и исследование новых эффективных мультиферроиков (сегнетомагнетиков) с гигантским магнитоэлектрическим эффектом на основе твердых растворов феррита висмута и перспективных термоэлектриков на основе слоистых кобальтитов". Руководители: профессор Л.А.Башкиров, доцент А.И.Клындюк.
  • ГБ 11-031 "Влияние замещения кобальта на свойства производных слоистого кобальтита натрия". Руководитель: Н.С.Красуцкая.
  • ФФ 12-073 "Разработка эффективных термоэлектриков на основе слоистого кобальтита натрия". Руководитель: Н.С.Красуцкая.
  • ФФ 10-068 "Разработка эффективных термоэлектриков на основе плюмбатов бария-стронция со структурой перовскита". Руководитель: доцент Е.А.Чижова.
  • ГБ 11-111 "Разработка и исследование физико-химических свойств твердых растворов на основе галлатов, индатов редкоземельных элементов со структурой перовскита для электронной техники и химической промышленности". Руководитель: профессор Л.А.Башкиров.
  • ГБ 12-010 "Физико-химические свойства твердых растворов скандатов гадолиния-лантана Gd1-xLaxScO3 со структурой перовскита как материалов электронной техники". Руководитель: И.Н.Кандидатова.
  • ГБ 14-146 "Разработка и исследование неоднородных термоэлектриков на основе слоистых кобальтитов". Руководитель: доцент А.И.Клындюк.
  • ФФ 13-071 "Разработка и исследование  новых  мультиферроиков  на  основе  нано-  и  макроразмерных  перовскитных оксидов".  Руководитель: доцент А.И.Клындюк.
  • ФФ 14-413 "Синтез и исследование термоэлектрических материалов с фазовой неоднородностью на основе слоистого кобальтита кальция". Руководитель: к.х.н. И.В.Мацукевич.
  • ФФ 14-412 "Синтез и исследование фотолюминесцентных и магнитных свойств твердых растворов на основе индата лантана со структурой перовскита, легированного ионами-активаторами Pr3+, Nd3+, Sm3+, как фотолюминофоров для изготовления светодиодов белого света". Руководитель: профессор Л.А.Башкиров.
  • ГБ 14-110 "Разработка и исследование фотолюминесцентных и магнитных свойств твердых растворов на основе индата лантана со структурой перовскита, легированного ионами редкоземельных элементов Tb3+, Dy3+ и сенсибилизаторами типа Bi2O3, ABO3 (A – Bi3+, La3+, B – Cr3+, Sb3+), для электронной техники и химической промышленности".  Руководитель: профессор Л.А.Башкиров.
  • ГБ 26-139 "Разработка и исследование новых материалов на основе ферритов, кобальтитов, никелатов, купратов редкоземельных и щелочноземельных элементов". Руководители: профессор Л.А.Башкиров, доцент А.И.Клындюк.
  • МНТЦ В-625 "Разработка и демонстрация рабочих элементов наиболее актуальных химических сенсоров с прогрессивными характеристиками на базе оксидов металлов, обладающих фазовым переходом металл-полупроводник". Руководитель: профессор Л.А.Башкиров.
  • ФФ 20-066 "Влияние катионного замещения на физико-химические свойства и фазовые переходы слоистых перовскитоподобных феррокупратов типа YBaCuFeO5". Руководитель: доцент А.И.Клындюк.
  • ФФ 23-049 "Совместное изо- и гетеровалентное замещение катионов в различных подрешетках структуры фаз RBaCuFeO5 как способ регулирования их свойств".  Руководитель: доцент А.И.Клындюк.
  • ФФ 26-051 "Легирование перовскитоподобных слоистых оксидов типа RBaCuFeO5 путем создания в них нестехиометрии по катионам". Руководитель: доцент Е.А.Чижова.
  • ГБ 26-128 "Разработка и исследование новых полупроводниковых нанодисперсных материалов со структурой перовскита, перспективных для изготовления химических сенсоров газов". Руководитель: профессор Л.А.Башкиров.
  • ГБ 29-027 "Влияние добавки феррита-алюмината SrFe9.5Al2.5O19 на коэрцитивную силу и другие магнитные характеристики постоянных магнитов из ферритов Sr1-xNdxFe12-xCoxO19 и Sr1-xPrxFe12-xCoxO19". Руководитель: Д.Д. Полыко.
Научно-технические разработки

Оксидный термоэлектрический материал


Основное научное направление кафедры физической и коллоидной химии сформировано проф. Л.А. Башкировым и относится к области физической химии твердого тела – разработка физико-химических основ синтеза и технологии новых оксидных материалов электронной техники. В рамках этого направления на кафедре проводятся систематические исследования кристаллической структуры и физико-химических свойств различных оксидов металлов и их соединений, среди которых оксидные ферромагнетики, сегнетоэлектрики, высокотемпературные сверхпроводники, термоэлектрики.
В течение 1986–1994 гг. преподавателями (Г.П. Дудчик, Л.Я. Крисько, Т.А. Бутько, А.А. Шершавина) и научными сотрудниками кафедры (С.П. Горбунова, Р.И. Петрашкевич, Ю.Л. Костюшко, А.В. Боровцов) под научным руководством проф. Л.А. Башкирова впервые проведено систематическое изучение взаимной диффузии катионов бария и стронция, кобальта и никеля при взаимном твердофазном растворении ферритов гексагональной структуры, в которых катионы кобальта и никеля перемещаются по узлам октаэдрической подрешетки шпинельных блоков, а катионы бария и стронция – в слоях, разделяющих эти блоки.
Сотрудниками кафедры (Л.А. Башкиров, С.П. Горбунова, Р.И. Петрашкевич, Ю.Л. Костюшко) на основе изучения магнитных свойств твердых растворов ферритов гексагональной структуры, полученных изовалентным и гетеровалентным замещением ионов железа, кобальта, ионами меди, марганца, магния, цинка, титана, олова разработаны новые ферромагнитные материалы, по параметрам, удовлетворяющим требованиям к магнитным средам для вертикальной записи информации и в качестве поглотителей электромагнитных волн СВЧ диапазона.
Полученные результаты заложили научные основы для развития в Республике Беларусь собственного производства магнитных лент, дисков для запоминающих устройств ЭВМ, видео- и радиомагнитофонов, кредитных карточек, магнитных проездных билетов, радиопоглощающего материала. Предложен принципиально новый подход к выбору добавки к порошкам ферритов бария и стронция, приводящей к повышению коэрцитивной силы постоянных магнитов, изготовленных из этих ферритов.
Одновременно и независимо от зарубежных исследований совместно с Институтом физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси предложен и разработан метод контактирующих диффузионных пар получения тонких и толстых слоев оксидных высокотемпературных сверхпроводящих соединений (Л.А. Башкиров). Впервые исследована взаимная диффузия ионов иттрия, гольмия, неодима для двойных систем с непрерывным рядом твердых растворов высокотемпературных сверхпроводящих купратов иттрия, гольмия, неодима (А.В. Боровцов). Разработан золь-гель метод получения мелкодисперсных порошков сверхпроводящих купратов иттрия, некоторых редкоземельных элементов и твердых растворов на их основе из водных растворов ацетатов и цитратов соответствующих металлов (Г.П. Дудчик, Л.Я. Крисько).
Изучена кинетика реакций, протекающих в ходе твердофазного взаимодействия оксидных соединений металлов, приводящего к образованию сверхпроводящих купратов редкоземельных (РЗЭ) и щелочноземельных элементов (ЩЗЭ). Впервые проведены систематические исследования электропроводности и теплового расширения широкого ряда твердых растворов нестехиометричных по кислороду сверхпроводящих купратов РЗЭ и ЩЗЭ, позволившие уточнить влияние кислородной нестехиометрии и степени упорядочения кислородной подрешетки на структуру и свойства этих соединений (А.И. Клындюк, Г.С. Петров, С.В. Масюк).
В результате исследования структуры и свойств родственных сверхпроводящим слоистым купратам кислороддефицитных слоистых феррокупратов РЗЭ и ЩЗЭ была установлена сильная зависимость свойств феррокупратов от природы входящего в их состав РЗЭ, а также показана возможность иерархического структурообразования в твердых растворах на основе этих фаз (за счет упорядочения катионов, расположенных в одной подрешетке базового твердого раствора) (А.И. Клындюк, Е.А. Чижова).
Разработан золь-гель метод получения мелкодисперсных порошков твердых растворов на основе полупроводникового титаната бария, а также твердых растворов манганитов-перовскитов, обладающих большим магниторезистивным эффектом (Т.А. Шичкова, Г.Г. Эмелло).
Разработана концепция использования фазового перехода полупроводник – металл оксидов металлов и их соединений, а также позисторного эффекта полупроводникового титаната бария для создания новых рабочих элементов химических сенсоров газов (Л.А. Башкиров); впервые экспериментально показана перспективность использования перовскитов-кобальтитов, манганитов, феррокупратов для создания химических сенсоров газов; изготовлен ряд рабочих элементов полупроводниковых химических сенсоров газов, пригодных для детектирования следовых количеств различных газов (этанол, диоксан и др.) в атмосфере (Л.А. Башкиров, Г.С. Петров, А.И. Клындюк, С.В. Шевченко, Е.А. Чижова, Л.И. Куницкий). Исследования в области хемосенсорики были проведены в течение 2002—2005 гг. совместно с преподавателями кафедры Х, ТЭХП и МЭТ в рамках проекта, финансируемого Международным научно-техническим центром (МНТЦ, г. Москва).
Впервые изучен ряд квазидвойных систем манганитов со структурой перовскита, в которых в качестве исходных веществ (компонентов) используются ферромагнитные твердые растворы манганитов, обладающие большим магниторезистивным эффектом, что позволяет получать твердые растворы манганитов сложного состава с более высокой гомогенностью, чем при их синтезе по общепринятой керамической методике (Л.А. Башкиров и др.).
С 2003 г. на кафедре также проводятся исследования в области молекулярной динамики формирования и трансформации углеродных наноструктур: расчеты динамики взаимодействия низкомолекулярных углеродных компонентов с нанотрубками, определение основных каналов взаимодействия и их эффективных сечений; вычисление на основе результатов молекулярно-динамических расчетов кинетических параметров реакций в системах нанотрубка – низкомолекулярные углеродные компоненты (Л.И. Красовская, Д.И. Кушель).
С 2005 г. на кафедре проводятся исследования термоэлектрических свойств слоистых и перовскитных оксидов, направленные на разработку новых оксидных термоэлектриков, перспективных для использования в качестве компонентов высокотемпературных термоэлектрогенераторов, а также термоэлектрических холодильников (А.И. Клындюк, Е.А. Чижова, Н.С. Красуцкая).
Ежегодно на кафедре выполняется в среднем около пяти научно-исследовательских работ, одна из которых выполняется всеми преподавателями за счет второй половины рабочего дня, а остальные финансируются из средств госбюджета Республики Беларусь в рамках различных государственных программ, а также по грантам Министерства образования РБ и Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований.
За период с 2005 по 2011 год сотрудниками кафедры опубликовано более 250 научных работ в периодических научных изданиях РБ, стран СНГ и дальнего зарубежья, а также в сборниках материалов различных научных и научно-технических конференций.
Научные исследования на кафедре физической и коллоидной химии проводились в рамках Перечня приоритетных направлений фундаментальных и прикладных научных исследований Республики Беларусь на 2011-2015 годы (Постановление Совета Министров Республики Беларусь 19.04. 2010 г. № 585) и перечня государственных программ научных исследований на 2011-2015 годы (Постановление Совета Министров Республики Беларусь 09. 06. 2010 г. № 886).


Изображение
Изображение
Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter