Кафедра "Фізична хімія"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/1402

Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/fchem

Кафедра "Фізична хімія" заснована в 1926 році професором Олександром Миколайовичом Щукарьовим. Свої витоки вона веде від 1918 року, коли кафедра хімії розділилася на кафедри неорганічної, органічної, аналітичної і фізичної хімії.

У різні роки нею керували професори Ілля Іванович Стрєлков, Сергій Степанович Уразовський, Аркадій Юхимович Луцький, Володимир Мойсейович Кошкін. Від 2012 року кафедру очолює доктор технічних наук, професор Микола Дмитрович Сахненко, академік АН Вищої освіти України.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту хімічних технологій та інженерії Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". Наукова школа кафедри включає понад 90 кандидатів і докторів наук.

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють: 2 доктора та 2 кандидата технічних наук, 1 кандидат хімічних наук; 1 співробітник має звання професора, 2 – доцента, 1 – старшого наукового співробітника, 1 – старшого дослідника.

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 13

Дослідження впливу параметрів плазмо-електролітного оксидування на функціональні властивості гетерооксидних покривів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Степанова, Ірина Ігорівна; Сахненко, Микола Дмитрович; Маркова, Наталя Борисівна; Корогодська, Алла Миколаївна; Каракуркчі, Ганна Володимирівна; Індиков, Сергій Миколайович
Наведено результати досліджень впливу параметрів плазмо-електролітного оксидування в розчинах дифосфатного електроліту металевих платформ зі сплавів титану, як основи для формування гетерооксидних покривів з фотокаталітичною активністю, на рівень їх функціональних властивостей. Встановлено, що отримані в режимах ПЕО на платформах зі сплавів титану гетерооксидні покриви, до складу яких було інкорпоровано в ролі допантів сполуки цинку та вольфраму, демонструють фотокаталітичну активність в процесах деградації азобарвника під дією УФ опромінення. Підвищення концентрації оксигенвмісних сполук допантів в розчинах електролітівпозитивно впливає на їх інкорпорацію до складу монооксидної матриці композиту та морфологію і каталітичні властивості отриманих покривів. За результатами визначення морфологічних особливостей структури покривів доведено, що порівняно з монооксидом титану, як матеріалу фотокаталітичної платформи, гетерооксидні покриви мають більш розвинену глобулярну мікроструктуру поверхні, що позитивно впливає на рівень їх функціональних показників. Доведено симбатну залежність між вмістом інкорпорованих допантів і питомою площею поверхні покривів та їх фотокаталітичною активністю. Зазначено, що зміна фазової структури поверхневих шарів в процесі плазмо-електролітного формування покриву ТіО/ZnO-WO3 на поверхні металу-носія обумовлює і підвищення механічних характеристик отриманих покривів, зокрема мікротвердості майже вдвічі. Отримані результати можуть стати підґрунтям створення функціональних матеріалів для каталітичного знешкодження природних, синтетичних і техногенних токсикантів, що призведе до вирішення низки екологічних проблем як під час воєнної кризи, так і у період поствоєнного відновлення країни.
Функціональні покриття тернарними сплавами кобальту з тугоплавкими металами
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2015) Гапон, Юліана Костянтинівна; Ненастіна, Тетяна Олександрівна; Сахненко, Микола Дмитрович; Долженко, Юрій Іванович
Досліджено залежність кількісного складу і виходу за струмом сплаву кобальт-молібден-вольфрам, отриманого з полілігандного цитратно-дифосфатного електроліту. Показано, що найбільш оптимальним є співвідношення концентрацій сплавотвірних компонентів Со2 + / (WO42-+ MoO42 -) = 1:1, а лігандів Сіt / Piro = 1:2. Встановлено вплив енергетичних і часових параметрів імпульсного електролізу на структуру і морфологію поверхні сплаву. Результати атомно-силової і сканівної електронної мікроскопії показали, що отримані покриття мають щільну і дрібнокристалічну структуру.
Керування складом і властивостями бінарних і тернарних електролітичних вольфрамвмісних покривів
(НТУ "ХПІ", 2019) Сахненко, Микола Дмитрович; Ведь, Марина Віталіївна; Єрмоленко, Ірина Юріївна; Каракуркчі, Ганна Володимирівна; Яр-Мухамедова, Гульмира Шарифівна
Встановлено вплив режимів електролізу на склад і морфологію поверхні бінарних Co(Fe)-W і тернарних Fe-Co-W сплавів. Доведено, що нанесені в імпульсному режимі покриви бінарними сплавами відрізняються більш рівномірним розподілом компонентів по поверхні, меншим вмістом оксигену і глобулярною морфологією. Це пояснюється особливостями електрокристалізації сплавів в умовах нестаціонарного електролізу: під час імпульсу відбувається відновлення Fe3+до Fe2+, а оксовольфраматів – до оксидів вольфраму у проміжному ступені окиснення. В період паузи реалізуються процеси адсорбції реагентів, відновлення Fe2+ до металічного стану, хімічного відновлення проміжних оксидів вольфраму ад-атомами гідрогену та хімічна реакція вивільнення лігандів. Застосування імпульсного струму дозволяє осаджувати тернарні Fe-Co-W з більш рівномірною поверхнею і розширити діапазон вмісту тугоплавкого компоненту в сплаві, а вихід за струмом процесу підвищується практично вдвічі до 70 – 75 % порівняно із гальваностатичним. Показано, що за фазовим складом бінарні покриви є твердими розчинами вольфраму в α-Fe або α-Co, тоді як тернарний Fe-Co-W є аморфно-кристалічним і містить фази інтерметалідів Co7W6 і Fe7W6, а також α-Fe та цементиту Fe3C. Доведено можливість керування складом і морфологією поверхні вольфрамвмісних покривів із залізом та/або кобальтом застосуванням різних режимів та параметрів електролізу – постійного та імпульсного струму з варіюванням густини струму, тривалості імпульсу/паузи. Імпульсний електроліз сприяє підвищенню вмісту тугоплавкого компоненту та ефективності електролізу. Електролітичні сплави переважають за мікротвердістю основу зі сталі у 3–4 рази, причому підвищення вмісту вольфраму забезпечує підвищення механічних характеристик, за рахунок утворення інтерметалідів та аморфної структури покривів. За показниками покриви сплавами Co(Fe)-W і Fe-Co-W можуть ефективно використовуватись для зміцнення поверхонь зі сталі та чавуну, а також у ремонтних технологіях для відновлення спрацьованих деталей з наданням поверхні підвищених фізико-механічних властивостей
Вплив тривалості пео на морфологію та міцнісні характеристики покриттів
(НТУ "ХПІ", 2019) Каракуркчі, Ганна Володимирівна; Богданова, Катерина Борисівна; Сахненко, Микола Дмитрович; Ведь, Марина Віталіївна
Встановлено закономірності зміни морфології та міцнісних характеристик оксидних покриттів для сплаву алюмінію АД-0 за умов різної тривалості плазмово-електролітичного оксидування в 1,0 М розчині лужного електроліту K4P2O7. Змінення формувальної напруги має класичний вигляд – чотири етапи, на перших трьох з яких (доіскровий, іскровий, мікродуговий) поверхня сплаву поступово зміцнюється, а на четвертому (дуговий режим) показник мікротвердості знижується та стає нестабільним і відбувається відшарування покриття. Відповідно до проведеного експерименту найкраща комбінація властивостей ПЕО-покриття (мікротвердість НV = 109,98 кг/мм2, максимальна однорідність, відсутність шорсткості поверхні) досягається за умов початкової густини струму i = 5 А/дм2з подальшим через 9 хв зниженням до i = 3 А/дм2 для підтримання процесу у мікродуговому режимі, загальна тривалість обробки 11-13 хв. При цьому твердість поверхні оксидного шару порівняно із незахищеним сплавом підвищується до чотирьох разів. Вивчення впливу температури і часу термообробки свідчить, що отримані оксидні покриття не рекомендується використовувати як тверді та зносостійкі за температур вище 300 С. Дослідження морфології поверхні зразків показало, що в процесі ПЕО утворюється дрібнозерниста структура, яка продовженням часу обробки має схильність до укрупнення та агломерації комірок. За тривалості оксидування 10 хв. сформоване оксидне покриття має світло-сіре забарвлення, його поверхня є рівномірною, що пояснюється інкорпорацією фосфатів з робочого розчину електроліту в дефектну структуру поверхні. Проте перехід до дугового режиму за тривалості оксидування понад 13 хв. призводить до появи істотної шорсткості та неоднорідності структури покриття. Сукупність виявлених факторів свідчить про перспективність напрямку дослідження, подальша робота буде спрямована на отримання оксидних покриттів із заданими функціональними властивостями для алюмінієвих сплавів в різних електролітах за мінімальної тривалості оксидування.
Synthesis of catalytic cobalt-containing coatings on alloy AL25 surface by plasma electrolytic oxidation
(Інститут хімії поверхні ім. О. О. Чуйка НАН України, 2017) Ved, M. V.; Karakurkchi, A. V.; Sakhnenko, N. D.; Gorohivskiy, A. S.
The study aims at the investigation of the influence of electrolyte composition and plasma electrolytic oxidation modes on the composition and morphology of a mixed aluminum and cobalt oxides at the AL25 alloy. Composition, morphology and surface roughness of the oxide systems are examined by scanning electron microscopy, X-ray analysis and atomicforce microscopy. Mixed oxide coatings Al₂O₃·CoOₓ formed from the diphosphate electrolytes at various concentration ratio diphosphate/cobalt sulfate contain cobalt of 8-30 at. % (in terms of metal) in the matrix of alumina. Plasma electrolytic oxidation in a two-stage mode of the incident power provided formation of strongly adhered coatings characterized by non-stoichiometry ratio of cobalt and oxygen as well aslow content of silicon in deposits. Obtained mixed oxide systems have developed surface with alternating the spheroid and torus-shaped structures which is associated with a large number of catalytic sites. They exhibit catalyticbehavior in the model reactions of CO conversion to CO₂ and benzene oxidation not inferior to the contacts with noble metals. The coatings Al₂O₃·CoOₓ contribute to fuel economy and improve the environmental performance of the internal combustion engine thus can be recommended for use in the neutralization of gas emissions systems and as coatings for pistons of combustion chamber.
Корозійно-електрохімічні властивості метал-оксидних і композитних систем
(Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, 2016) Ведь, Марина Віталіївна; Сахненко, Микола Дмитрович; Овчаренко, Ольга Олександрівна; Зюбанова, Світлана Іванівна; Горохівський, Андрій Сергійович; Каракуркчі, Ганна Володимирівна; Славкова, Марина
The results of the research aimed to establish a patterns of electrochemical synthesis coatings both mono- and doped oxides in the modes of plasma electrolytic oxidation (PEO), as well as composite systems of metal matrix reinforced with an oxide phasearepresented. The influence of external conditions and internal factors on the structure, element composition, morphology and operating properties of the obtained materials is analyzed. It was established that the composition, surfacemorphology and functional properties of oxide coatings on titanium and aluminum alloys depend on the composition of electrolytes andoxidation mode. It is proved the possibility obtaining multicomponent oxide coatings with high adhesionin one-stageusing PEO. Doping of a titanium matrix with zirconium and zinc oxides allows to raise essentially their photocatalytic properties both due to the formation of large globules on the smoothed surface of mixed oxide systems Ti/TiOₓ, ZnO and Ti/TiOₓ, ZrO₂ containing dopant to 3 at.% in terms of metal, as well as by the synergetic effect. Increased corrosion and abrasion resistance for PEO systems Ti/TiOₓ, ZrO₂ is caused by chemical properties of the dopant and uniform micro globular surface morphology. It is found that mixed oxides coatings systems Al/Al₂O₃, CoOₓ and Al/Al₂O₃, MnOₓ, CoOₓ as promising materials for heterogeneous catalysis can be prepared by electrochemical technology on metal substrates in PEO mode. It was noted increase of their corrosion and abrasion resistance in comparison with Al/Al₂O₃ caused by homogenization of the surface layer and the formation of smooth micro globular structure. The system Al/Al₂O₃, MnOₓ, CoOₓ identified the highest catalytic properties with the total content of the dopants to 6 at.% in a bench test of the diesel engine in the forced modes reduces fuel consumption by 1-3%, decreases NOₓ emissions and substantially improves environmental performance. Composite coatings based on electrochemical metal copper and nickel matrices reinforced by 1,5 at.% nano-sized particles of the hardening phase Al₂O₃, have a significantly higher physical and mechanical properties – micro-hardness, tensile strength and yield strength compared with monometallic materials. It is found that one of the factors contributing to almost doubling of these characteristics is a decrease in the grain size which also improves corrosion resistance of the coatings in spite of their heterogeneity.
Плазмово-електролітичний синтез гетерооксидних покривів на високолегованих сплавах алюмінію
(Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, 2018) Сахненко, Микола Дмитрович; Каракуркчі, Ганна Володимирівна; Ведь, Марина Віталіївна; Ярошок, Тамара Петрівна; Руднєва, Світлана Іванівна; Горохівський, Андрій Сергійович
The scientific principles of control of the composition of heteroxide coatings on aluminum alloys with transition metals are substantiated by varying the formulation of electrolytes, modes and parametersof synthesis by the method of plasma-electrolytic oxidation (PEO). The results of the research aimed to establish a patterns of electrochemical synthesis coatings both mono- and doped oxides in the modes of PEO. The influence of external conditions and internal factors on the structure, element composition, morphology and operating properties of the obtained materials is analyzed. It was established that the composition, surfacemorphology and functional properties of oxide coatings on aluminum alloys depend on the composition of electrolytes andoxidation mode. It is proved the possibility obtaining multicomponent oxide coatings with high adhesionin one-stageusing PEO. It was established that the inclusion of cobalt on the oxide coatings on the aluminumalloy АК12М2МgN leads to formation of a mosaic three–dimensional surface structure, in which the PEO coating contain maximum of cobalt. It is found that mixed oxides coatings systems Al/Al₂O₃, CoOᵧ and Al/Al₂O₃, MnOᵧ, CoOᵧ as promising materials for heterogeneous catalysis can be prepared by electrochemical technology on metal substrates in PEO mode. According to the spectroscopy of the electrode impedance, equivalent schemes of substitution of hetero-oxide systems in different acidity medium have been established. Parameters of multicomponent oxide coatings have been determined, based on which the deep and current corrosion rates have been calculated. It was noted increase of their corrosion resistance in comparison with Al/Al₂O₃ caused by homogenization of the surface layer and the formation of smooth micro globular structure. The system Al/Al₂O₃, MnOᵧ, CoOᵧ identified the highest catalytic properties with the total content of the dopants to 6 at.% in a bench test of the diesel engine in the forced modes reduces fuel consumption.
Study of the influence of oxidizing parameters on the composition and morphology of Al₂O₃·CoOₓ coatings on AL25 alloy
(Технологический центр, 2018) Karakurkchi, A.; Sakhnenko, M.; Ved, M.
The influence of operating parameters of plasma-electrolytic oxidation in diphosphate cobalt-containing electrolyte on the process of formation of oxide coatings on alumosilicon alloy AL25 (GOST 1583) was studied. It was shown that inclusion of cobalt into the composition of surface oxide layers leads to a change of morphology and topography of the surface. Variation of current density and PEO time allows flexible control of the process of incorporation of the catalytic component into the matrix of oxide of basic metal. It was shown that at an increase in oxidation time, cobalt content in the surface oxide layer increases. The rational mode of plasma-electrolytic treatment of piston alloy in diphosphate electrolyte for obtaining oxide coatings, enriched with cobalt, was substantiated. It is advisable to perform formation of PEO-coatings on AL25 with developed globular-mosaic surface, maximum cobalt content, with minimizing impurities in the range of current densities of 3–5 A/dm² within 20–40 min. The obtained cobalt-containing oxide coatings can be used in the air and water purification systems, specifically, for intracylinder catalysis of gas emissions of internal combustion engines.
Study into formation of cobalt-containing peo-coatings on AK12M2MgN from a pyrophosphate electrolyte
(Технологический центр, 2017) Karakurkchi, A.; Sakhnenko, M.; Ved, M.; Horokhivskyi, A.; Galak, A.
We studied the process of formation of cobalt-containing oxide coatings using plasma-electrolytic oxidizing of the aluminum alloy AK12M2MgN in pyrophosphate electrolytes. It was established that the use of given type solutions contributes the homogenization of silumin surface and creates preconditions for the dopants incorporation to the growing oxide coating. It is shown that PEO parameters depend on the concentration ratio of cobalt sulfate and potassium pyrophosphate in a working solution. Based on the results of experimental study, we demonstrated the ways to control the structure and surface morphology of cobalt-containing PEO coatings through the variation in the concentrations of electrolyte components. The composition of a pyrophosphate electrolyte for the formation of oxide PEO-coatings with a high cobalt content and developed surface morphology is substantiated. It is noted that the obtained oxide coatings could be used in catalytic reactions in order to decompose natural and technogenic toxicants.
Functional ternary Fe-Co-Mo(W) coatings
(Kyiv National University of Technologies and Design, 2017) Yermolenko, I. Yu.; Ved, M. V.; Sakhnenko, N. D.; Sachanova, Yu. I.; Lagdan, I. V.; Proskurina, V. O.
The researchers and technologists increased interest to multicomponent galvanic alloys of iron triad metals with refractory elements (W, Mo etc.) [1, 2] is caused by several reasons. The main is creation new technology of coatings with a unique set of functional properties such as wear and corrosion resistance, increased catalytic activity and microhardness, magnetic properties, and others [3, 4]. This allows replacing toxic chromium-plating, to create effective catalytic materials, more available compared to traditional platinum based systems [5] and to obtain new soft magnetic films for the production of magnetic head elements for recording and reproducing information [6]. In this connection, the electrochemical methods of deposition are considered to be a competitive alternative to the physical methods of production [7] due to the possibility of flexible process control and monitoring. This enables the formation of coatings of a varying composition and structure, which is a key factor for production of the materials with specified functional properties. Many scientific papers delve into the electrodeposition of binary [8, 9] and ternary [10] iron and cobalt alloys with refractory components. In [11], Fe-W and Fe-W-P coatings with high wear resistance and corrosion resistance were obtained from electrolytes of different composition. It is noted that friction coefficient of amorphous ternary Fe-W-P alloys is lower than that of binary Fe-W coatings. The authors of [12] emphasize the increased wear resistance of Fe-W, Ni-W and Co-W coatings obtained from citrate and citrate-ammonia electrolytes at low bulk current densities. The molybdenum incorporation into cobalt deposits leads to a significant decrease in the coercive force and an increase in the saturation magnetization of the materials [13]. It is shown [14] that the molybdenum content in the alloy increases as the potential shifts toward negative values. The structure of deposits varies from close-packed hexagonal to mixed crystalline and amorphous with increasing current density. depends on coatings thickness: thin films have an amorphous structure. The great practical interest for works [15, 16] are due to electrosynthesis of ternary Fe-Mo-W alloys with increased physic-mechanical and corrosion protective properties for hardening machine parts. Obviously, in each individual case the formation of the coating depends on the qualitative and quantitative composition of the electrolyte and on the synthesis conditions. It should be noted the modes and parameters of the electrolysis predetermine in a particular way the concentration ratio of the alloy components and phase composition of the coatings [17]. Accordingly, the functional properties of coatings depended on the composition and structure can be controlled by deposition conditions. It should be noted that most published results covers to binary alloys Fe (Ni, Co) -Mo (W). Thereby it is relevant to study the process of electrosynthesis of ternary alloys and to analyze their properties.