Направление: 010900 Прикладные математика и физика
Профиль: Квантовая радиофизика
Кафедра ядерно-физических методов исследования
Научный руководитель: доц. М.Г. Шеляпина
Рецензент: к.ф.-м.н. А.А. Воронцова

Определение состояния ионов меди, внедрённых в матрицу цеолита, по данным электронного парамагнитного резонанса и компьютерного моделирования
Ковалев Александр Николаевич

Медьсодержащие цеолиты представляют особый интерес в связи с их каталитической активностью в реакции восстановления NOx. Каталитические свойства данных материалов определяются состоянием и локализацией ионов меди в матрице цеолита. Сложность в определении положений, в которых находятся ионы меди, прежде всего, заключается в том, что они разупорядочено распределены в структуре цеолита и не занимают определенных кристаллографических позиций. 
Целью данной работы являлось: определить состояние ионов меди и их координацию молекулами воды в матрице ионообменного морденита, а также определить возможность размещения комплекса медь-вода в малом канале морденита. Для решения поставленной задачи использовались методы термического анализа, электронного парамагнитного резонанса и теории функционала плотности.
Были исследованы образцы протонированной формы морденита HMOR10: чистого и с частично замещенными катионами H+ на ионы меди (CuMOR10). Из результатов термического анализа данных образцов следует, что выход воды из образца CuMOR10 происходит быстрее. Такое поведение может быть обусловлено нарушением симметрии в каркасе цеолита HMOR10, что подтверждается ЯМР исследованиями. Замещение ионов H+ на ионы меди приводит к восстановлению каркаса цеолита. 
На основе анализа спектров ЭПР образца CuMOR10 можно заключить, что ионы меди находятся в состоянии 2+, и катионы Cu2+ образуют два типа центров аксиальной симметрии с соотношением распространенности 2:1. Методом теории функционала плотности были рассчитаны следующие свободные комплексы: (Cu2+)nH2O (n = 4, 5, 6). Было получено, что параметры g-тензора для всех рассмотренных комплексов хорошо согласуются с экспериментом, однако рассчитанные параметры тензора сверхтонкого взаимодействия сильно отличаются от экспериментальных данных. 
Для комплекса (Cu2+)6H2O было рассмотрено влияние каркаса морденита на рассчитываемые ЭПР параметры. Для этого комплекс был помещен в малый канал морденита. Из сравнения рассчитанных данных с экспериментальными был сделан вывод о том, что данный комплекс не реализуется на практике.
Список публикаций
1. Ковалев А.Н., Шеляпина М.Г., Petranovskii V, Материалы конференции 10-ой Зимней молодежной школы-конференции Spinus. Магнитный резонанс и его приложения, 119-121, 2013.
2. Kovalev A.N., Shelyapina M.G., Petranovskii V.P., Book of abstracts IV Russian-Mexican workshop on Nanoparticles, Nanomaterials and Nanoprocessing, 73-75, 2014.
3. Zhukov Y.M., Kultaeva A.Y., Kovalyov A.N., Shelyapina M.G., Petranovskii V.P., Book of abstracts IV Russian-Mexican workshop on Nanoparticles, Nanomaterials and Nanoprocessing, 38-39, 2014.