Эксπир
Регистрация / Вход

Функционализация фуллеренов и нанотрубок - новые эффективные наноразмерные катализаторы, материалы для электроники, нелинейной оптики, авиационной, космической и машиностроительной промышленности

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3066
Организация
ИНК РАН
Руководитель работ
Джемилев Усеин Меметович
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Соисполнители

Организация
ИНЭОС РАН

Этапы проекта

1
22.03.2007 - 31.05.2007
1. Проведен анализ научно-технической литературы, относящейся к разрабатываемой теме по следующим вопросам:
- разработка гетерогенных и закрепленных металлокомплексных катализаторов для функционализации углеродных кластеров;
- синтез фуллеро[60]-гетероциклов с участием металлокомплексных катализаторов;
- cинтез водорастворимых производных фуллеренов и нанотрубок;
- окислительная функционализации фуллеренов С60, С70 и нанотрубок;
- синтез комплексов палладия, родия с С60 и нанотрубками;
- синтез фуллеро[60]пирролидинов с металлоценильными группами;
- квантовохимические расчеты комплексов фуллеренов.

1.2. Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96.
1.3. Сформулированы основные направления и проведена их сравнительная оценка в соответствии с ТЗ по следующим разделам исследований:
  - эффективный каталитический синтез фуллеро[60]-гетероциклов под действием катализаторов на основе переходных металлов;
- разработаны способы синтеза новых водорастворимых оксипроизводных фуллеренов путем вовлечения фуллеренов С60 и С70 в реакции с кислородом, озоном, пероксидом водорода, а также комплексами металлов;
- эффективный синтез комплексов палладия и родия с фуллереном и нанотрубками и фуллеро[60]-пирролидинов.
- Разработаны новые эффективные методы синтеза гетероатомсодержащих фуллеренов под действием высокоактивных и селективно действующих катализаторов. Разработаны новые способы синтеза водорастворимых оксипроизводных фуллеренов в реакциях C60 и C70 с кислородсодержащими окислителями с последующим превращением их в фуллереновые спирты и гидразоны. Разработаны методы синтеза комплексов палладия и родия с С60, нанотрубками, а также фуллеро[60]-пирролидинов.
- Сопоставлены ожидаемые выходы и селективность синтеза указанных гетеропроизводных фуллерена с аналогичными параметрами известных способов синтеза, описанных в литературе.
- Разработаны оптимальные параметры синтеза целевых фуллерогетероциклов, включающие изучение влияние природы катализатора, растворителя, температуры, давления, соотношения исходных реагентов на выход фуллеро[60]-гетероциклов.
- Разработаны методы гетерофункционализации углеродных кластеров каталитическим [3+2]-циклоприсоединением третичных аминов, фосфинов, эфиров, тиоэфиров, сульфоксидов, сульфонов, оксимов к фуллерену[60] с участием наноразмерных катализаторов на основе переходных металлов.
- Разработаны оптимальные условия получения водорастворимых оксипроизводных фуллеренов (поликетонов, полиэфиров, эпоксидов, кислот) в реакциях фуллеренов с кислородсодержащими окислителями с изучением влияния на состав продуктов природы фуллерена (С60 или С70), окислителя, растворителя, температуры, порядка смешивания реагентов и катализаторов.
- Разработаны новые эффективные методы синтеза комплексов палладия и родия с С60 и нанотрубками. Проведены квантово-химические расчеты комплексов металлов с С60 с различными лигандами.
Развернуть
2
01.06.2007 - 31.10.2007
1. Разработаны новые методы гетерофункционализации фуллеренов гидроаминированием, гидрофосфинированием, гидротиилированием С60 с помощью первичных и вторичных аминов, фосфинов, спиртов и тиоспиртов под действием наноразмерных катализаторов на основе переходных металлов. Осуществлен поиск оптимальных условий и катализаторов для проведения гетерофункционализации углеродных кластеров соединениями, содержащими подвижный атом водорода.
- Разработаны перспективные методы функционализации углеродных кластеров с помощью малых молекул (NH3,H2O, H2S).
- Созданы высокоактивные и селективно действующие катализаторы на основе комплексов переходных металлов, способные активировать присоединение малых молекул к фуллерену С60.
- Разработаны способы синтеза фуллереновых спиртов (фуллеренолы) и гидразонов, основанные на реакциях фуллереновых поликетонов с боргидридом натрия и 2,4-динитрофенилгидразином.
2. Проведены испытания полученных металлокомплексов палладия и родия с С60 и нанотрубками в катализе гидрирования тройной связи (на примере толана) и двойной связи (на примере ацетофенона). Найдены оптимальные условия (давление, температура) и лиганды при металле катализатора для получения лучших результатов. Проведены испытания полученных комплексов в качестве катализаторов реакции Хека.
- Осуществлен синтез комплексов титана и циркония с С60 и толаном.
- Проведены квантово-химические расчеты комплексов нанотрубок с металлами.
- Обобщенные результаты:
- проведен анализ влияния природы используемых металлокомплексных катализаторов и исходных гетероатомсодержащих соединений на выход и селективность образования функционально замещенных фуллеренов.
- проведен анализ влияния природы фуллеренов и окислителей на выход целевых водорастворимых оксипроизводных фуллеренов;
- проведен анализ влияния природы металла на эффективность синтеза комплексов металлов с С60 и нанотрубками;
3. Проведена оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
4. Дана оценка возможности создания конкурентоспособных способов синтеза функционализированных фуллеренов и даны рекомендации по использованию результатов проведенных НИР.
5. Дана оценка возможностей применения разработанных каталитических методов функционализации углеродных кластеров для создания опытно-промышленных технологий.
6. Разработаны рекомендации по использованию результатов проведенных НИР.
7. Составлен и оформлен отчет.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
92 млн
Количество заявок
241
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 11 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
72
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Геномные и посттеномные технологии создания лекарственных средств» (мероприятие 1.2 Программы)
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
43