Лаборатория «Нанокатализаторы и функциональные материалы»

Научные результаты:

• Разработаны физико-химические основы технологии получения новых каталитически активных материалов на основе металлов.
• Создан и исследован принципиально новый класс функциональных металлических материалов на основе пентагональных кристаллов, состоящих из нано- и микрокристаллов (размером от 0,05 до 50 мкм) с пятерной симметрией, содержащих высокоэнергетические дефекты дисклинационного типа и имеющих уникальные свойства.
• Созданы и исследованы образцы эффективных катализаторов промышленного и экологического назначения (для синтеза анилина, деструкции органических загрязнений в воде, очистки воздуха от токсических примесей, конверсии углеводородов). Такие образцы созданы на основе пентагональных кристаллов, обладающих максимально возможной запасенной упругой энергией и высокой каталитической активностью. Разработаны, исследованы и апробированы цельнометаллические катализаторы из пентагональных медных пирамид, обладающих высокой прочностью, адгезией и теплопроводностью, а также высокой каталитической активностью и селективностью в каталитических реакциях восстановления нитробензола до анилина. Созданы, исследованы и апробированы в лабораторных условиях медные катализаторы в виде икосаэдрических микрочастиц, ограненные только каталитически активными атомными плоскостями.
• Впервые в мире получены медные катализаторы в виде усеченных икосаэдров, отвечающие всем требованиям, предъявляемым к катализаторам, работающим по перспективным технологиям «псевдоожиженного слоя», а именно: определенный размер (15-20 мкм), сферическая форма, высокая теплопроводность, прочность, износостойкость и каталитическая активность.
• Разработан технологический регламент получения катализаторов из дефектных медных кристаллов, предназначенных для синтеза из нитробензола анилина, исследованы образцы катализаторов.
• Создан научно-технический задел для новых, крупных проектов по научным направлениям: физико-химические основы выращивания готовых микроизделий из металлических пентагональных нанообъектов; разработка, исследование и испытание эффективных катализаторов, предназначенных для синтеза из нитробензола анилина.

Внедрение результатов исследования:

• Подано 10 заявок на изобретения, получено 6 патентов.
• Внедрена на технологическом участке Тольяттинского государственного университета и ООО «Нанотехнологии для экологии» технология получения принципиально новых материалов, состоящих из пентагональных частиц и кристаллов.
• Передана ООО «НПО Аква» по лицензионному соглашению технология получения фотокатализаторов, активных при видимом свете и предназначенных для деструкции органических загрязнений, находящихся в воде, для внедрения в реальный сектор экономики. Также передано 4 патента.
• Заключены лицензионное соглашение и контракт на софинансирование проекта с ООО «Очистные системы водоочистки» на передачу патентов и пилотного оборудования мембранно-фотокаталитической технологии, предназначенные для очистки сточных вод, образующихся в аэропортах страны и содержащие токсический этиленгликоль.
• Заключены хозяйственные договоры на реализацию проекта «Нанотехнологии глубокой очистки гипертоксичных сточных вод, образующихся на полигонах захоронения твердых бытовых отходов (ТБО)» с ООО «Эколос» и ООО «Санэнвиро».
• Разработана и находится на стадии изготовления блочно-модульная установка, предназначенная для глубокой очистки гипертоксичных сточных вод, образующихся на полигонах ТБО. Изготовлением занимается ООО «Санэнвиро», проект реализуется по заданию правительства Самарской области.
• Разработана технология и создано оборудование, предназначенное для очистки до нормативных требований сточных вод, образующихся на ПАО «КуйбышевАзот».
• Разработана и изготовлена пилотная установка, предназначенная для фотокаталитической деструкции фенола, находящегося в воде, совместно с Инновационным фондом Самарской области.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Созданная в Тольяттинском государственном университете инновационная научно-исследовательская инфраструктура включает:

• 5 современных научно-исследовательских лабораторий (НИЛ «Физика поверхности новых материалов», НИЛ «Специфические нанообъекты и функциональные материалы», НИЛ «Спектроскопия веществ», НИЛ «Нанокатализаторы и каталитические системы», НАЦ «Анализ воды, почвы и ТБО»);
• Центр оценки соответствия нанопродукции;

• Участок для изготовления образцов пилотной и инновационной продукции;

• Учебно-исследовательские лаборатории (атомно-силовой микроскопии; исследования физико-механических свойств наноматериалов; моделирования физических процессов).

Образование и переподготовка кадров:

• Защиты: 3 докторские диссертации, 7 кандидатских диссертаций, 25 выпускных квалификационных работ магистра по тематике Лаборатории.
• Организованы стажировки и повышение квалификации в российских и зарубежных научных организациях для 8 аспирантов и молодых ученых Лаборатории.
• Издано 8 монографий, 6 учебных пособий по подготовке бакалавров, магистров и аспирантов.
• Разработаны учебные курсы по направлению «Материаловедение и технологии наноматериалов и покрытий».
• Проведена международная конференция «Физическое материаловедение» с элементами научной школы для молодых ученых (2013, 2016, 2017 гг.).

Сотрудничество:

• Французский национальный центр научных исследований (Франция), Университет Аристотеля (Греция), Институт физики Тартуского университета Nanolab (Эстония): совместные исследования, научные публикации
• Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе РАН, Институт физической химии РАН: совместные исследования, научные публикации, хозяйственные договоры
• Белгородский государственный национальный исследовательский университет: совместные исследования, научные публикации, гранты
• Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Россия), Международный научный центр функциональных материалов и устройств оптоэлектроники и электроники (Россия): совместные исследования, научные публикации, гранты, договоры и реализация совместных проектов