Главная — Научные подразделения — ОТДЕЛ ФИЗИКО-НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

ОТДЕЛ ФИЗИКО-НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Заведующий отделом - МАНОРИК Петр Андреевич

доктор химических наук, старший научный сотрудник

проспект Науки, 31 г. Киев 03028 Украина
тел./факс:+38 (044)525-66-64

Отдел физической химии координационных соединений был создан в 1961 г. в Институте общей и неорганической химии им.В.А.Вернадского АН УССР академиком АН УРСР К.Б.Яцимирским. В 1969 г. отдел, руководимый академиком К.Б.Яцимирским, перешел в Институт физической химии им. Л.В.Писаржевского АН УССР. С 1985 по 1996 гг. его руководителем был д.х.н. А.П.Филиппов. С начала существования основные работы отдела были посвящены исследованиям состава, строения, устойчивости, реакционной способности различных классов координационных соединений, изучению спектров, электронного строения комплексов d-металлов и лантаноидов, разработке и использованию кинетических методов анализа, исследованиям кинетики и механизмов быстрых реакций. В 70 гг. в отделе начаты исследования в области бионеорганической химии, в том числе координационных соединений с различными классами биолигандов, с макроциклическими лигандами, основаниями Шиффа, соединений, связывающих молекулярный азот, кислород, колебательных химических реакций. Основные результаты этих научных исследований обобщены более чем в 20 монографиях.

В начале 90-х г. в отделе начинаются исследования в области синтеза и изучения физико-химических характеристик гетерогенных систем, образованных координационными соединениями либо композиционными материалами на их основе, исследования гетерогенных реакций с их участием, синтеза и изучения многоядерных координационный соединений, дисперсных пористых материалов, разработки пъезорезонансных сенсоров на экологически важные малые молекулы, методов и средств их тестирования, неразрушающих методов контроля герметичности, синтеза и исследования новых материалов для современной техники и технологии.

Основные направления исследований

Молекулярный дизайн моноядерных, гомо-, гетерополиядерных однороднолигандных и разнолигандных координационных соединений, их направленній синтез, изучение их состава, строения, редокс- и сенсорных свойств, разработка способов их использования как компонентов чувствительных покрытий оптических и пьезоэлектрических сенсоров для определения паров воды, аммиака, углеводородов, как прекурсоров для получения мезопористых материалов (ТiO₂, SiO₂) и высокоупорядоченных пленок;
изучение пористости и сорбционных свойств металлорганических каркасов на основе макроциклических комплексов переходных металлов, ароматических карбоксилатов и полиоксометаллатов;
синтез и исследование гетерогенных систем, включая композиты, содержащих функционализованные лиганды или координационные соединения, кинетики и механизмов гетерогенных реакций с их участием;
направленный синтез и исследование дисперсных пористых материалов (сорбентов, фотокатализаторов, катализаторов) и разработка подходов к формированию упорядоченных пленок мезопористых нанокомпозитов на основе диоксидов титана и кремния;
разработка методов исследования гетерогенных реакций в системах твердое тело – газ, разработка состава и структуры новых материалов для чувствительных покрытий сенсоров на экологически важные малые молекулы.

Важнейшие результаты за последние годы

Получены новые разнолигандные гетеро- и гомоядерные комплексы кобальта, никеля, меди, цинка, некоторых лантаноидов с аминополикарбоксилатами, оксикислотами, карбоновыми кислотами, производными пиридина, фенилена; изучены их состав, строение, редокс-свойства. Установлены закономерности влияния строения комплексов, слабых межлигандных взаимодействий на сенсорные характеристики (чувствительность, селективность, время отклика и релаксации) в их гетерофазных взаимодействиях с молекулами аммиака, воды, углеводородов. Состав чувствительных покрытий защищен патентами.

Разработаны новые подходы к созданию высокоэффективных фотокатализаторов для получения водорода на основе нанопериодичного мезопористого диоксида титана с использованием в качестве темплатов макроциклических координационных соединений. Показано, что полученные образцы мезопористого TiО₂, характеризующиеся высоким содержанием анатаза, удельной поверхностью до 100 м²/г и диаметром пор до 10 нм, проявляют высокую фотокаталитическую активность в реакции выделения молекулярного водорода из водно-спиртовых растворов. Синтезированные методом химического и фотохимического восстановления полупроводниковые наноструктурные композиты TiO₂/Ni, работающие по принципу „два в одном” (без катализатора темновой стадии Pd/SiO₂), продемонстрировали высокие квантовые выходы (γ=0,4-0,5). По показателям фотохимической активности полученные образцы мезопористого TiO₂ значительно превышают характеристики описанных в литературе аналогов и коммерческого Degussa P-25.

Разработаны, испытаны и защищены патентами универсальные средства быстрой аварийной герметизации локально поврежденных стенок стальных резервуаров и трубопроводов, пребывающих под избыточным давлением экологически вредных веществ. Использование таких средств гарантирует быстрое и надежное блокирование утечек опасных прордуктов в окружающую среду и, таким образом, предотвращение ее загрязнения и потерь продуктов.

Разработан новый метод - метод пъезокварцого микровзвешивания (ПКМВ) в неоднородном магнитном поле (НМП), базирующийся на линейной зависимости изменения масс-частотных характеристик в НМП пъезокварцевого резонатора (ПКР) с нанесенным на поверхность его электродов материалом (массой 10^-6 - 10^-⁷г) от магнитных свойств материала и изготовлено лабораторное устройство для измерений методом ПКМВ в НМП. Поскольку величины откликов ПКР для разных магнетиков у НМП существенно отличаются от таковых в отсутствие поля, предложено использовать это отличие для определения магнитных свойств тонких слоев либо пленок материалов различной природы, или наблюдать за их изменениями во времени в присутствии НМП. Конструкция прибора защищена патентами.

Получены чувствительные покрытия пъезорезонансных сенсоров на основе разнолигандных моно- и гетероядерных комплексов Зd-металлов либо их композитов (ТiO₂/комплекс, SiO₂/комплекс) для определения паров воды, аммиака, углеводородов.

Разработаны условия темплатного золь-гель синтеза и установлены параметры изготовления тонких, прозрачных мезопористых пленок на основе диоксидов кремния и титана с различной геометрией пор. Разработана ИК- спектроскопическая методика контроля структурирования пленок.

Исследована возможность создания функциональных нанокомпозитов на основе квазиаморфных мезопористых пленок оксидов кремния, титана и гостевых структур. Разработаны методики изготовления композитных структур на основе тонких пленок диоксидов и гостевых структур. Получены гибридные материалы на основе мезопористых пленок, катионных красителей и жидких кристаллов (совместно с ИФ НАНУ) и показана возможность записи на них стационарных голограмм.

С целью создания новых материалов, способных аккумулировать малые газообразные молекулы, в частности молекулярный водород, получены новые пористые кристаллические соединения на основе азамакроциклических комплексов никеля(ІІ), меди (ІІ) и ароматических карбоксилатов и показано, что в зависимости от химического строения строительных блоков размеры пор в их кристаллических решетках изменяются в диапазоне от 4 до 15 Å.

Установлено, что синтезированные соединения стехиометрически взаимодействуют с газообразным аммиаком, как в гидратированом, так и в дегидратированом состоянии. Для некоторых из них характерна высокая сорбционная емкость, составляющая до 40 молекул аммиака на формульную единицу комплекса. Перспективной особенностью данных комплексов есть то, что они, в отличие от большинства известных сорбентов, взаимодействуют с аммиаком даже в отсутствие паров воды. Показано, что синтезованные комплексы проявляют сорбционные свойства по отношению к другим полярным молекулам (метанол, этанол, ацетонитрил), при этом термодинамические и кинетические особенности их поведения существенно зависят от химического состава.

Научные связи

Институт физики Литвы.

Центр микробиологии и биологии опухолей Каролинского Института.

Технический университет Джорджии.

Научные сотрудники отдела

Барна Андрей Владимирович, канд.хим. наук, младший научный сотрудник. тел. 38(044)525 25 70

Гавриш Сергей Павлович, канд.хим. наук, научный сотрудник; тел. 38(044) 525 25 70.

Гребенников Владимир Николаевич, канд.хим. наук, научный сотрудник; тел: 38(044)525 65 85.

Ермохина Наталия Ивановна, канд.хим. наук; тел: 38(044)525 66 50.

Лампека Ярослав Дмитриевич, д-р хим. наук, профессор; тел.38(044)525 65 40.

Тельбиз Герман Михайлович, канд.хим. наук, старший научный сотрудник; тел. 38(044)525 65 69

Цымбал Людмила Владимировна, канд. хим. наук, старший научный сотрудник; тел. 38(044)525 25 70.

Шульженко Олександр Васильович, младший научный сотрудник; тел. 38(044) 525 65 85.

Список избранных работ

1. Патент України № 23210, МКИ F16L 55/18. Пристрій для тимчасової герметизації порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів. Шульженко О.В., Манорик П.А., Гребенніков В.М. Опубл. 10.05 2007, Бюл. №6.- 6 с.

2. Патент України № 23211, МКИ F16L 55/18. Магнітний фіксатор. Шульженко О.В., Манорик П.А. Опубл. 10.05 2007, Бюл. №6.- 6 с.

3. Патент 2291839 (РФ). Мезопористый диоксид титана, способ и полупродукт для его получения/ П.А.Манорик, Н.И Ермохина, В.И.Литвин, В.Г.Ильин, С.Я.Кучмий, А.В.Шульженко, В.И.Яцькив,М.А.Федоренко, Г.В.Коржак, В.М.Гранчак, О.Л.Строюк. Опубл. 20.01.2007. – Бюл.№2.

4. Tetrazolecalix[4]arenes as new ligands for palladium(II) / V. Boiko, R. Rodik, L.Tsymbal, O.Danylyuk, YА.Lampeka, K.Suwinska, J.LipkowskI, V.Kalchenko. - Tetrahedron, 2006, т.61, № 52, p.12282-12287.

5. Encapsulation of cyanometalates by a tris-macrocyclic ligand tricopper(II) complex: syntheses, structural variation, and magnetic exchange coupling pathways. / M.Atanasov, P.Comba, Yа.D.Lampeka, G.Linti, T.Malcherek, R.Miletich, A.I.Prikhodko, H.Pritzkow. - Chem. Eur. J., 2006, v.12, №3, p.737 – 748.

6. Posudievsky O. Y., Telbiz G. M., Rossokhaty V. K. Effect of solvent nature on liquid-phase self assembly of MEH-PPV/MCM-41 guest–host composites. -J. Mater. Chem., 2006, v.16, p.2485-2489.

7. Gavrish S.P., Lampeka YA.D., Lightfoot P., Pritzkow H. The crystal and molecular structures of the related nickel(II) complexes of open-chain and macrocyclic oxamide-based ligands and the peculiarities of water aggregates in their crystal lattices // Dalton Trans.- 2007.- N41.- P. 4708 – 4714.

8. Н.А.Бурлаенко, Л.М.Погорелая, П.А.Манорик, В.Н.Гребенников, А.В.Шульженко. Цитратные комплексы меди(II), никеля(II) как сорбционно-активные покрытия пьезоэлектрических сенсоров на аммиак //Укр. хим. журнал.- 2007.- Т.73,№7.- С.26-30.

9. A.V. Korzhak, N.I. Ermokhina, A.L. Stroyuk, V.K. Bukhtiyarov, A.E. Raevskaya, V.I. Litvin, S.Ya. Kuchmiy, V.G. Ilyin, P.A. Manorik Photocatalytic hydrogen evolution over mesoporous TiO2/ metal nanocomposites // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 198- 2008. Р.126–134

10. Кравченко О.В., Цымбал Л.В., Лампека Я.Д. Изокатионное замещение комплексов меди(II) в анизотропных материалах на основе бензолтрикарбоксилата //Теор. эксперим. химия.- 2007.- Т.43,№2.- С. 124-129.

11. Болтовец П.Н., Цымбал Л.В., Снопок Б.А., Лампека Я.Д. Влияние макроциклических комплексов никеля(IІ) и меди(IІ) на блокирование взаимодействия трипсина с его соевым ингибитором // Теорет. эксперим. химия.- 2008.- T.44, N4.- C.248-253.

Научно-технические разработки отдела

• Магнитные пьезокварцовые микровесы

• Пьезоэлектрические сенсоры на аммиак и материалы для сорбционно-чувствительных покрытий

• Пьезоэлектрические сенсоры на пары води и материалы для сорбционно-чувствительных покрытий

• Пьезоэлектрические сенсоры на пары толуола и материалы для сорбционно-чувствительных покрытий

• Универсальные средства быстрой аварийной герметизации локально поврежденных стенок стальных резервуаров и трубопроводов, находящихся под избыточным давлением экологически вредных веществ.