АННОТАЦИЯ образовательной программы
Подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре
04.06.01 «Химические науки», направленность «Физическая химия»
Срок обучения: 4 года
Присуждаемая степень: кандидат химических наук
К освоению программы подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре допускаются лица, имеющие высшее образование.
Цель основной образовательной программы аспирантуры — обеспечение образовательной деятельности по подготовке научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации, способных к инновационной деятельности в соответствующей области химии и в смежных областях науки и высшего образования.
Основные задачи ООП состоят в формировании:
- способности к самостоятельному критическому анализу и оценке современных научных достижений, обобщению собственных оригинальных результатов научных исследований, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях; способности прогнозировать, планировать и осуществлять комплексные исследования, в том числе междисциплинарные, на основе целостного системного научного мировоззрения с использованием знаний в области истории и философии науки;
- готовности участвовать в работе российских и международных исследовательских коллективов по решению научных и научно-образовательных задач, в конкурсных проектах; использовать современные методы и технологии научной коммуникации на государственном и иностранном языке; организовывать работу исследовательского коллектива в области химии и смежных наук; представлять результаты исследования в виде научных докладов и публикаций в ведущих Международных изданиях и журналах рекомендованных ВАК, оформлять НКР;
- навыков преподавательской деятельности по основным образовательным программам высшего образования.
Основными задачами подготовки аспиранта являются:
- формирование навыков самостоятельной научно-исследовательской и педагогической деятельности;
- углубленное изучение теоретических и методологических основ химии;
- совершенствование философской подготовки ориентированной на профессиональную деятельность;
- совершенствование знаний иностранного языка для использования в научной и профессиональной деятельности;
- формирование компетенций, необходимых для успешной научно-педагогической работы в области химии и смежных областях науки;
- наличие эрудиции и фундаментальной научной подготовки;
- умение формулировать научную тематику по избранной специальности;
- умение организовывать и вести научно-исследовательскую работу по избранной научной специальности;
- способность к инновационной деятельности в соответствующей области химии;
- владение современными информационными технологиями;
- владение методикой преподавания в высшей школе.
Область профессиональной деятельности выпускников, освоивших программу аспирантуры, включает сферы науки, наукоемких технологий и химического образования, охватывающие совокупность задач теоретической и прикладной химии (в соответствии с направленностью подготовки «Физическая химия»), а также смежных естественнонаучных дисциплин.
Объектами профессиональной деятельности выпускников, освоивших программу аспирантуры, являются новые вещества, химические процессы и общие закономерности их протекания, научные задачи междисциплинарного характера.
Виды профессиональной деятельности, к которым готовятся выпускники, освоившие программу аспирантуры:
- научно-исследовательская деятельность в области химии и смежных наук;
- преподавательская деятельность в области химии и смежных наук.
Материально-технические и учебно-методические условия реализации ООП
Лаборатория физической химии: энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр EDX – 720HS (SHIMADZU, Япония); лазерный дифракционный анализатор размера частиц SALD – 2201 (SHIMADZU, Япония); адсорбционная станция Quantachrome NOVA 1200 e-Series (США) для измерения величины удельной поверхности, распределения пор по радиусам и т.п.; металлографический цифровой комплекс EАльтами МЕТ; планетарная шаровая мельница АГО-2 (настольный вариант); УЛК «Химия»; электронные потенциостаты, сочетающие исполнительные устройства; потенциостаты/гальваностаты серии IPC; частотные анализаторы FRA; комплекс электрохимического оборудования «Autolab»; модуль ЕМ-04 (установка вращающийся дисковый электрод); цифровые мультиметры, амперметры и вольтметры; зарядно-разрядные модули ЗРУ-30мА–10 В; осциллографы; термостаты; весы аналитические; профессиональный гидравлический инструмент (пресс) 10 т; электропечь ПТК-1,2-70.
Лаборатория физико-химического анализа: ультратермостаты для поддержания точных значений температур, в том числе прозрачный термостат Lauda A-100 (Германия) для визуального наблюдения фазовых переходов; криотермостат КРИОВИСТ-Т-05; установки для визуально-политермического и изотермического исследования фазовых равновесий; рефрактометры для измерения показателя преломления индивидуальных жидкостей, их смесей, жидких фаз; аналитические электронные и механические весы для приготовления многокомпонентных смесей с высокой точностью; компьютеры, сканер и принтер для обработки и визуализации результатов исследований.
Лаборатория нефтехимии и катализа: хроматографы Кристалл-2000, Кристалл 5000; октаномер ОК-1М; аппарат АРН; весы аналитические ВПАО-200, ВЛР-200; весы ВЛА-200, АДВ-200; насос центробежный 4К-18а; вольтметры МН; амперметры; реостаты; вакуумный насос 2DS8, ВН-1; вентилятор 5ЦС48 с электродвигателем; циклон; мешалки лопастные, рамные, якорные; центрифуга НОГШ-325; теплообменник кожухотрубный с линзовым компенсатором; ректификационная колонна; скруббер; ротаметр РС-3; печи электрические-1000; установка пиролиза; установка адсорбции газов; шкаф сушильный SNOЛ 58/350, КПС-1-2D; аквадистиллятор ДЭ10; вытяжной шкаф; установки каталитические (проточные, микропроточные и импульсные); пресс гидравлический; реакторы; компрессор УК40-2М.
Лаборатория физикохимии полимеров: серия реологических приборов (ротационный вискозиметр Rheotest RN 4.1, капиллярные вискозиметры Ubbelohde ASTM, вискозиметр Гепплера, реовискометры) для исследования гидродинамических, реологических и адгезионных свойств полимерных систем; автоматический титратор Mettler Tolledo G 20 (Германия); иономер рН-150 МИ для изучения кислотно-основных свойств; спектрополяриметры PolAAr 3005 multi-wavelength (Optical Activity Limited) и СПУ-Е (РФ) для исследования оптической активности; модульный спектрометр динамического и статического рассеяния света Photocor Complex для определения молекулярной массы полимера, размера и средневесового распределения коллоидных частиц; весы A&D GR 300 Discovery DV215CD для проведения гравиметрического анализа; магнитные мешалки RCT basic safety control IKAMAG для приготовления исследуемых образцов; поляризационный микроскоп проходящего света ЛабоПол-2 с системой визуализации для изучения топологии и морфоструктуры полимерных объектов; комплекс лабораторного оборудования УКРТ 3–50 с термостатируемой платформой и центрифугой (до 4000 об/мин) для препарирования объектов, в частности, получения полимерных пленок.
Лаборатория композиционных материалов: микроскоп Р-15 биологический бинокулярный с осветителем; морозильная камера MDF-19.2 SANYO (85 л); муфельная печь; весы аналитические; пенетрометр автоматический для композиционных материалов ЛинтеЛ ПН–20Б; аппарат автоматический для определения температуры хрупкости композиционных материалов ЛинтеЛ АТХ-20; аппарат автоматический для определения температуры размягчения композиционных материалов ЛинтеЛ КИШ–20; аппарат автоматический для определения условной вязкости композиционных материалов ЛинтеЛ ВУБ-20; аппарат автоматический для определения растяжимости композиционных материалов ЛинтеЛ ДБ-20-150; аппарат автоматический для определения температуры вспышки в открытом тигле с газовым поджигом ЛинтеЛ АТВО-21; устройство для подготовки проб ЛинтеЛ УПП-10; термокриостат жидкостной ЛинтеЛ ТКС-20; термометр электронный; мешалка лабораторная с подогревом; лабораторный реактор универсальный полуавтоматический для перемешивания композиционных материалов и вязких сред; шкаф сушильный; камерная печь.
Лаборатория математизации, обладающая лицензионным программным обеспечением ChemBioOffice Ultra 2008, ChemBio3D Ultra with MOPAC, ChemOffice Ltd 2008, HyperChem Release 8.0 Proffesional, MatCAD, ISIS Draw 2.4 Standartalone, WX Maxima, Компас-3D LT для квантовохимических расчётов.
Спектральная лаборатория: ЯМР спектрометр Varian-400 (ЯМР1Н, 13С, 15N); ИК Фурье-спектрометр ФСМ 1201; ВЭЖХ Shimadzu Promimence 20; УФ спектрометр Shimadzu-1800; Дериватограф марки ОD-103 венгерской фирмы МОИ; энергодисперсионный флуоресцентный рентгеновский спектрометр EDX – 720 HS Shimadzu.
Центр коллективного пользования: хромато-масс-спектрометр «Trace DSQ» (ThermoElectron, США); жидкостной хроматограф для высокоэффективной жидкостной хроматографии «Стайер» UV/VIS; газовый хроматограф «Кристалл 5000 М»; видеоденситометр «Сорбфил».
Показано, что механохимическая активация свинцового порошка с углеродными добавками приводит к повышению разрядной емкости тестовой свинцово-кислотной ячейки (электрохимической активности отрицательного электрода) даже при использовании углеродных добавок с низкой удельной поверхностью и крупным размером частиц. Установлено, что механохимическое активирование свинцового порошка и углеродной добавки приводит к инкапсулированию частиц свинца в углеродной оболочке, что повышает электропроводность активной массы и увеличивает поверхность активной массы и, как следствие, повышает коэффициент использования свинца.
На основании серии электрохимических испытаний электродов, изготовленных на основе фосфата железа(II)-лития, фосфата лития-титана(IV) или фосфата ванадия(III)-лития, в водных растворах различных солей лития (рассматривались соли: нитрат лития, сульфат лития и перхлорат лития) установлено, что оптимальным является использование 1M раствора сульфата лития в качестве электролита для рассмотренных электродных материалов. В указанном электролите рассмотренные электродные материалы характеризуются ресурсом, превышающим 100 циклов заряда и разряда в гальваностатическом режиме.
Проведены испытания макетов аккумуляторов при температурах от –20°C до +60°C. Определены режимы приемлемой работоспособности макетов по температурам и токовым нагрузкам.Изучен процесс ионизации кислорода в макете свинцово-кислотного аккумулятора с двухслойным сепаратором на основе стекловолоконной матрицы и полимерной мембраны на основе фторопласта Ф-42. Полимерная мембрана на основе фторполимера Ф-42 получена методом бескапиллярного электроформования. Исследовано влияние концентрации формовочного раствора и его физико-химических свойств, технологических факторов процесса электроформования на ее пористую структуру.
Получены данные по фазовым равновесиям и критическим явлениям в широком интервале температур в тройных системах хлорид (бромид, иодид) калия–вода–изопропиловый спирт, нитрат цезия–вода–масляная кислота и иодид калия–вода–изопропиловый спирт. Определена зависимость состава критического раствора от температуры, построены политермы фазовых состояний в системе нитрат цезия–вода–масляная кислота. Определена температура начала расслаивания (температура образования критической ноды монотектического состояния) в каждой их указанных тройных систем. Проведен качественный и количественный анализ изотермических фазовых диаграмм в тройной системе иодид калия–вода–изопропиловый спирт.
Исследована оптическая активность растворов ацетата хитозана, его олигомеров и пленок в диапазоне молекулярной массы (М) 660–640 000 г·моль-1. В интервале длины волны 300–700 нм для всех образцов реализуются монотонные кривые дисперсии, лежащие в области отрицательных значений удельного оптического вращения [a]. Для растворов ацетата хитозана по мере снижения степени полимеризации значение [a] уменьшается по абсолютной величине. Для пленок ацетата хитозана установлена нетривиальная для высокомолекулярных соединений зависимость [a] = f(lgМ): с понижением степени полимеризации модуль величины [a] пленок увеличивается. Показано, что модуль оптической активности исследованных образцов определяется подвижностью структурных элементов олигомера, полимера или пленки. Методом рентгеновской дифрактометрии установлено, что различия в оптической активности растворов и пленок обусловлены ограничением подвижности сегментов макромолекул при формировании пленок высокомолекулярного хитозана и незавершенностью процессов релаксации пленочных систем к состоянию с энергетически выгодными конформациями.
Впервые получены угловые зависимости (индикатрисы) удельного оптического вращения плёнок от угла ориентации образца относительно направления вектора поляризации падающего луча света в плоскости, перпендикулярной данному лучу. Установлено, что индикатрисы имеют нерегулярный характер и аппроксимируются рядом Фурье с четырьмя гармониками, каждая из которых определяется элементом структуры с соответствующей симметрией. Результаты разложения на гармоники находятся в согласии с данными прямых методов исследования надмолекулярной структуры плёнок хитозана.
Проведены физико-химические исследования горючего сланца и продуктов его термической переработки. Методом рентгенофазового и термогравиметрического анализов установлен состава натурального сланца, который содержит 25 масс.% − органической и 75 мас.% минеральной части. При термическом разложении керогена преимущественно образуются газообразные углеводороды с разным числом атомов углерода в цепи (С1-С5). Газ пиролиза содержит большое количество CO2, что отрицательно влияет на его теплотворную способность. Минеральная часть состоит из ангидрита, пирита, карбонатов (кальция, магния и железа), оксидов титана и кремния, а также алюмосиликатов.
Исследование процесса пиролиза автомобильных шин показало, что термолиз приводит к образованию жидкой фракция пиролиза, неконденсируемой части пиролизного газа и твердых остатков пиролиза. Жидкий продукт включает бензиновую фракции, получаемую возгонкой и конденсацией легкой части углеводородных продуктов, с выходом до 20 мас.%. Соотношение легкой и тяжелой части жидкого пиролизного продукта управляется параметрами и режимом процесса пиролиза. Углерод может быть частично возвращен в печь пиролиза.
