12.2 Виды учебной работы:

Вид учебной работы

Трудоемкость (часы)

Всего

По семестрам

№ сем.

9

Аудиторные занятия

32

32

в том числе: лекции

32

32

Практические

-

-

Лабораторные

-

-

Самостоятельная работа

40

40

Виды итогового контроля:

Зачеты

+

+

Экзамены

-

-

Итого:

72

72

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела дисциплины

1

Наноразмерные системы.

Их роль в природе и промышленности

Наноразмерные системы. Определение понятия наночастиц. Классификация частиц по размеру. Геометрическая форма наноматериалов. Пленки, мембраны, волокна, гранулы. Специфичность химических и физических свойств наночастиц. Размерные эффекты при получении и использовании наночастиц. Их роль в природе и промышленности. Общая характеристика проблем физикохимии наноразмерных систем. Физическая химия наносистем как наука и предмет изучения. Рекомендуемая литература.

2

Методы получения наноразмерных частиц.

Методы получения наноразмерных частиц. Физические методы. Механическое диспергирование. Газовое испарение и конденсация. Химические методы. Химическое восстановление. Фотохимическое восстановление. Радиационно-химическое восстановление. Криохимический синтез. Реакции термического распада. Электрохимические методы. Электрохимический синтез. Методы получения полиметаллических частиц.

3

Стабилизация наночастиц. Нанокомпозиты.

Стабилизация наночастиц. Макромолекулы как стабилизаторы наноразмерных частиц. Стабилизация мицеллами и полимерами. Стабилизация полиэлектролитами. Матричная изоляция. Методы синтеза наноразмерных частиц в полимерах. Физические методы. Диспергирование. Капсулирование. Напыление. Химические методы. Термическое разложение прекурсора. Восстановительные методы. Иммобилизация наночастиц. Иммобилизация монометаллических кластеров. Наногибридные полимер-неорганические композиты. процессы. Интеркаляция полимеров. Нанокомпозиты. Нанокомпозиты металл-полимер. Нанокомпозиты металл-ионообменник. Металлополимерные пленки. Фуллерены и углеродные нанотрубки как матрицы. Получение наночастиц в биополимерах.

4

Термодинамика зарождения и роста наноразмерных частиц

Размерные эффекты в термодинамике. Термодинамика дисперсных систем. Метод избытков. Связь свободной энергии с размерами частиц. Работа образования новой фазы. Применение понятия поверхностного натяжения к малым частицам Возникновение и рост новой фазы. Термодинамические модели зародышеобразования.

5

Равновесный потенциал наночастиц.

Равновесный потенциал наночастиц. Уравнение Гиббса-Томсона. Термодинамика химического осаждения металлов. Равновесие наночастица-полимер. Равновесие наночастица-ионообменник. Потенциал Доннана.

6

Особенности эволюции нанодисперсного вещества

Условия перехода вещества в нанодисперсное состояние. Этап пребывания вещества в наносостоянии. Вириабельность наносистем. Спонтанное упорядочение частиц. Усложнение и деградация наносистем.

7

Кинетика зарождения и роста наноразмерных частиц

Кинетика зарождения и роста новой фазы. Скорость зародышеобразования. Размерные эффекты. Скорость гомогенного зародышеобразования. Кинетика фазообразования при наличии химической реакции. Кинетика газофазных реакций образования наночастиц. Кинетика образования наночастиц в жидкофазных редокс-реакциях. Кинетика геторогенных реакций образования наночастиц с участием твердых тел. Самоорганизация наноразмерных частиц. Фрактальные структуры.

8

Термодинамика химических реакций с участием наноразмерных частиц

Термодинамика химических реакций с участием наноразмерных частиц. Константа равновесия и размерный эффект Разность потенциалов в реакции с участием наночастиц металлов.

9

Кинетика химических реакций с участием наноразмерных частиц

Кинетика химических реакций с участием наноразмерных частиц. Статистический и макроскопический подходы. Кинетические особенности химических процессов на поверхности наночастиц. Кинетика кластерных химических реакций.

10

Кинетика процессов с участием нанокомпозитов металл-ионообменник

Кинетика реакций с участием нанокомпозитов металл-ионообменник. Кинетика реакций с образованием одной и двух движущихся границ. Размерные эффекты в кинетике и динамике сорбции с химической реакцией на нанокомпозитах металл-ионообменник. Динамика сорбции окислителя в реакторах колоночного типа с насадкой нанокомпозитов. Расчет основных характеристик динамического процесса на основе емкостных и кинетических параметров.

11

Нанокатализ

Специфика каталитических процессов на нанокатализиторах. Самосборка. Природа катализа. Площадь поверхности наночастиц. Нанокатализаторы. Металлы, оксиды, полупроводники, углеродные материалы, композиты, коллоиды. Катализ полимер-иммобилизованными наночастицами. Каталитические реакции с участием нанокомпозитов металл-ионообменник.

12

Наноэлектрохимия

Особенности кинетики наноэлектродных процессов. Электрохимически активные наноматериалы. Полимерные пленки с допированными наночастицами. Электроосаждение дисперсных частиц. Катодные процессы на наноэлектродах. Выделение водорода. Электровосстановление кислорода. Электровосстановление органических веществ. Анодные процессы на наноэлектродах. Окисление неорганических веществ. Окисление органических веществ. Наноматериалы в топливных элементах. Коррозия наноматериалов.

13

Перспективы развития физической химии наносистем

Перспективы развития физической химии наносистем и ее применения. Перспектива применения материалов на основе наноразмерных частиц. Применение в химии, катализе и электрохимии.