Лаборатория химии высоких энергий и катализа

Лаборатория химии высоких энергий и катализа создана в 2006 путем выделения из лаборатории физико-химических проблем группы сотрудников, работавших под руководством д.х.н. Г. Л. Шарипова.

Кадровый состав

По состоянию на 01.03.2022 г. в лаборатории 11 сотрудников, в том числе:

Шарипов Глюс Лябибович, д.х.н., профессор, заведующий лабораторией, главный научный сотрудник;
Абдрахманов Айрат Маратович, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник;
Василюк Кристина Сергеевна, младший научный сотрудник;
Газеева Дилара Радиковна, к.х.н., младший научный сотрудник;
Галимов Дим Иршатович, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник;
Гареев Булат Махмутович, к.ф.-м.н., научный сотрудник;
Кинзябаева Земфира Сабитовна, к.х.н., старший научный сотрудник;
Тухбатуллин Адис Анисович, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник;
Фазлетдинова Зинфира Насимовна, младший научный сотрудник;
Якупова Светлана Михайловна, к.х.н., младший научный сотрудник;
Якшембетова Луиза Рузилевна, к.х.н., младший научный сотрудник.

Научные направления

Тематика лаборатории: «Механизмы химических реакций, инициируемых излучениями высокой энергии». Основные направления в рамках этой тематики:

выявление механизмов реакций сонол-, трибо-, радио- и хемилюминесценции неорганических и органических веществ в растворах и суспензиях,
поиск и выявление механизмов каталитических реакций синтеза и разложения органических пероксидов с участием соединений переходных металлов, инициируемых излучениями высокой энергии;
разработка сонохимических технологий получения новых материалов и катализаторов;
сравнительный анализ процессов фото-, хеми-, трибо-_ радиационно- и сонохимических технологий и разработка предложений по их усовершенствованию.

Основные достижения за 2018-2021 гг.

Опубликовано 75 статей, в том числе 38 в журналах Web of Science и Scopus, из них 15 статей квартиль Q1, получено 3 патента, 6 грантов РФФИ, РНФ, президента РФ. Среди этих статей опубликованы следующие результаты:

обнаружены и исследованы новые сонохемилюминесцентные (SCL) системы – водные растворы бипиридильных комплексов рутения(II) и (III), растворы динитрофенилоксалата и ароматических люминофоров, выявлены механизмы генерации под воздействием ультразвука эмиттеров света в этих системах – возбужденного иона *Ru(bpy)₃²⁺, в нейтральных, щелочных и кислых растворах, синглетно возбужденных молекул люминофоров (антрацена, рубрена и др.). в диметоксиэтане и толуоле. Данная SCL применена для обнаружения и визуализации пространственного распределения зон сонохимических реакций в гетерогенных средах, доказательства неизвестного ранее процесса генерации гидратированного электрона при однопузырьковом сонолизе и рекомендована для разработки нового метода аналитического определения различных веществ: тушителей или активаторов люминесценции (возможности метода продемонстрированы на примерах определения мелатонина и 9,10-дифенилантрацена).

SCL Ru(bpy)₃³⁺ в водных растворах. Доказательство образования гидратированных электронов (e_aq) при однопузырьковом (SB) сонолизе в нейтральной водной среде

Визуализация двух видов ультразвукового свечения свечения. а – сонолюминесценция, траектория свечения плазмы пузырька, движущегося в чистой воде; b, c – сонохемилюминесценция, «размытые» около основной траектории зоны свечения реакций радикалов и комплекса рутения(II)
найден неизвестный ранее продукт однопузырькового сонолиза водных и спиртовых растворов – сольватированный электрон (e_s), выявлены влияющие на выход свечения ионов лантанидов реакции тушения cоно- и радиационно генерированным электроном возбужденных ионов *Gd³⁺, *Tb³⁺, *Dy³⁺, установлена также альтернативная роль e_s - активация свечения ионов лантанидов, благодаря найденным хемилюминесцентным реакциям Lnⁿ⁺ + e_s → *Ln^(n-1)+ (Lnⁿ⁺ = Ce⁴⁺, Eu³⁺, Sm³⁺).

Полоса SCL Sm²⁺ (2) на фоне континуума люминесценции плазмы пузырька (1) в процессе сонолюминесценции движущегося пузырька (m-SBSL) в растворе SmCl₃ в этиленгликоле (3 – фотолюминесценция Sm³⁺, 4 – хемилюминесценция Sm²⁺, a – фотография неподвижного пузырька (SBSL), b – движущегося). Спектр 2 появляется в растворе Sm³⁺ в результате генерации es в режиме m-SBSL и реакции Sm³⁺ + e_s → *Sm²⁺ → Sm²⁺ + hν.
выполнен цикл работ по развитию нового метода люминесцентного анализа – сонолюминесцентной спектроскопии в растворах и коллоидных суспензиях. Суть метода заключается в идентификации, определении содержания различных объектов и проведении других видов анализа (например, определения температуры, давления в излучающей среде) по солюминесцентным характеристическим спектрам этих объектов, прежде всего, по атомарным спектрам элементов-металлов, но также и по спектрам молекулярных соединений и радикалов. Получены характеристические спектры большого количества разных металлов, ароматических и полиароматических люминофоров, радикальных продуктов разложения веществ при сонолизе. Найдено, что наилучшие результаты (интенсивность, высокое спектральное разрешение) достигаются при использовании однопузырькового сонолиза с движущимся пузырьком в коллоидных суспензиях. Этим способом получены характеристические атомарные спектры ряда металлов (Cu, Al, Cd, Pt, Ru и др., которые ранее не были зарегистрированы в растворах. Разработана методика синтеза наночастиц и коллоидных суспензий с размерами наночастиц менее 50 нм, содержащих анализируемые элементы, которые попадают в движущийся пузырек и подвергаются столкновительному возбуждению в периодически формируемой плазме с генерацией пригодных для спектроскопического анализа характеристических спектров.
обнаружена интенсивная флюоресценция (сонотриболюминесценция, СТЛ) молекул ароматических и полиароматических углеводородов во время ультразвуковой обработки суспензий солей лантанидов в нефтепродуктах, выявлены светоизлучающие продукты механохимических реакций, предложено использовать СТЛ этих жидких, газообразных и твердых продуктов для их спектроскопического анализа.
обнаружена триболюминесценция комплекса рутения(II), незамещенных полиароматических углеводородов, комплексов цирконоценов, установлены механизмы возбуждения свечения при механовоздействии.
получены коллоидные суспензии наночастиц графита, осуществлен сонохимический синтез фуллеренов путем разложения этих наночастиц до радикалов С₂ и последующей самосборки до С₆₀ и С₇₀ в низкотемпературной плазме одиночного пузырька.
осуществлен сонохимический синтез моноаддуктов фуллеренов C₆₀ и С₇₀ с α-диолами, оксатиановыми соединениями, замещенными и незамещенными пиперазинами, изучен механизм их получения в реакции фуллеренов с меркаптоэтанолом, пиперазинами и этиленгликолем, катализируемой твердым NaOH, проведена прямая идентификация радикальных интермедиатов реакции (анион-радикал C₆₀^•-) методом ЭПР.
разработан селективный и эффективный способ синтеза 1,9-N,N'-диалкилэтилендиамино-1,9-дигидро-(С₆₀-I_h)[5,6]фуллеренов (диалкил: диметил-, диэтил-, диизопропил-), основанный на реакции С₆₀ с N-замещенными этилендиаминами (N,N'-диметилэтилендиамин, N,N'-диэтилэтилендиамин, N,N'-диизопропилэтилендиамин) в среде толуол/ДМФА под действием ультразвука.
разработан новый количественный метод определения кислорода в газовой фазе на основе активированной ионами двухвалентного европия хемилюминесценции