текст
Минералы как перспективные материалы: специалисты СПбГУ изучили промышленно важные свойства природного фосфида
Геологи и физики Санкт-Петербургского университета в сотрудничестве с новосибирскими коллегами провели комплексный анализ редкого природного фосфида никеля — халамишита. Исследование открывает перспективы для применения синтетического аналога минерала в каталитических реакциях для получения водорода, а также для создания аккумуляторов.
Исследованный минерал в разных оптических фазах. Фото: Materials Chemistry and Physics Халамишит был открыт около десяти лет назад на Ближнем Востоке сотрудниками Санкт-Петербургского университета. Он встречается в ассоциации с самородным железом, отличается хорошей кристаллизованностью и достигает размеров 0,1 мм. Несколько лет назад во время экспедиции в Иорданию авторам работы удалось обнаружить относительно крупные кристаллы этого фосфида. Такая находка позволила провести всесторонний анализ, практически невозможный при работе с искусственным аналогом, размеры кристаллов которого обычно имеют размер менее 0,001 мм и представляют собой сложные смеси. Специалисты СПбГУ изучили образцы с помощью современных методов: оптической и электронной микроскопии, микрозондового анализа, дифракции обратно рассеянных электронов, рамановской спектроскопии и монокристального рентгеноструктурного анализа. Интерпретация полученных экспериментальных данных была проведена на основании результатов квантово-химических расчетов, выполненных сотрудниками Новосибирского государственного университета. «Мы изучили спектры комбинационного рассеяния халамишита и изменение его кристаллической структуры в широком диапазоне температур: от −110 до +400 °С. Помимо этого, мы исследовали вариации химического состава этого соединения и других ассоциирующих с ним фосфидов», — объяснил доцент кафедры минералогии СПбГУ Олег Верещагин. По его словам, научной группе впервые удалось получить спектры комбинационного рассеяния для этого соединения и продемонстрировать принципиальную возможность регистрации подобных спектров у богатых металлом фосфидов. Это открытие имеет особое значение для промышленности, поскольку дает возможность быстро и точно идентифицировать подобные вещества в сложных смесях. Кроме того, полученные результаты позволяют утверждать, что метод рамановской спектроскопии может быть перспективным для экспресс-диагностики подобных материалов. Как отмечает Олег Верещагин, эксперименты, проведенные при экстремально низких и высоких температурах, позволили детально изучить процесс трансформации структуры образца и установить пределы его термической стабильности. Эти данные можно использовать для изменения скорости химических реакций, а также для работы в области зеленой химии, направленной на снижение экологического вреда и уменьшение выхода вредных веществ при проведении исследований. «Наша работа демонстрирует, что изучение природных соединений может иметь большое значение для физики и материаловедения. Так, в естественной среде они часто формируются в условиях, которых невозможно достичь при создании аналога в лаборатории. Именно подробный анализ естественных образцов позволяет получить детальную информацию о соединениях, представляющих научный и практический интерес», — сказал ученый Санкт-Петербургского университета. Химический анализ природных образцов выявил еще одну особенность, ранее не зафиксированную специалистами: в составе присутствовали значительные примеси железа и кобальта. Это свидетельствует о возможности создания на основе фосфида никеля целого семейства родственных материалов с регулируемыми свойствами. |
Наука
Машины и Механизмы
Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
Экосистемы России продолжают быть поглотителями парниковых газов, но есть тревожные сигналы
