Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
ОСНОВАН В 1909 ГОДУ
  • ВЕРСИЯ ДЛЯ СЛАБОВИДЯЩИХ
наверх
Кафедра физической химии
Саратовский университет – это крупное экспертное сообщество. Любовь к науке и обучению, пытливый ум, стремление к диалогу, системность и трудолюбие – то, что выделяет университетских людей

Визитка

Заведующий кафедрой Казаринов Иван Алексеевич
Заведующий кафедрой
Казаринов
Иван
Алексеевич
Важные контакты

История

С подробной историей кафедры, начиная с 1932 г и заканчивая 2007 г, можно ознакомиться в книге И.А. Казаринова, А.Л. Львова и Н.М. Трепак «Кафедра физической химии: история, настоящее и взгляд в будущее».

Кафедра физической химии в составе химического факультета была открыта в 1932 году спустя 3 года после создания химического факультета в Саратовском государственном универси-тете. Первым заведующим кафедрой был назначен известный советский физикохимик профессор Н.А. Шлезингер (выпускник Московского университета, ученик академика Н.Д. Зелинского), ко-торый заведовал кафедрой до 1943 года. Под его руководством велись научные исследования в области солевых равновесий.

В годы Великой Отечественной войны с 1942 по 1944 гг. в Саратов был эвакуирован Ленин-градский госуниверситет. Объединенные кафедры физической химии Саратовского и Ленинград-ского университетов в этот период возглавлял профессор Никольский Б.П. (впоследствии дейст-вительный член АН СССР). Под руководством профессора Никольского Б.П. велись работы по изучению обмена ионов между твердой фазой и раствором. Эти работы привели в дальнейшем к созданию теории стеклянного электрода.

С 1944 г. по 1954 г. заведующим кафедрой был Н.В. Шишкин. Под руководством Н.В. Шишкина проводились обширные исследования в области изучения равновесий в гетерогенных системах. Н.В. Шишкин в 1954 году обобщил результаты исследований в своей докторской дис-сертации на тему: "Соли оксония и процессы образования твердых солевых растворов.

В 1954 г. кафедра физической химии объединяется с кафедрой коллоидной химии и начинает выпускать специалистов и по этому профилю. Руководил кафедрой в 1955 – 1958 гг. профессор С.А. Гликман.

С приходом на кафедру физической химии доцента Фортунатова А.В. и ст. преподавателя Колосова А.С. открывается новая специализация по электрохимии, которая с 1955 года становится основной. Под руководством Фортунатова А.В., заведующего кафедрой с 1958 по 1968 годы, про-водятся обширные исследования механизма анодных процессов, лежащих в основе технологии получения антикоррозионных покрытий и электрополировки металлов. В дальнейшем исследова-ния электрохимического направления развивались по пути изучения анодного поведения металлов в концентрированных растворах щелочей, а также изучения процессов холодного фосфатирования цветных металлов.

Основателем направления работ по химическим источникам тока на кафедре физической химии был А.С. Колосов. С 60-х годов под его руководством начались исследования процесса по-глощения кислорода на кадмиевых электродах с целью разработки новых принципов конструиро-вания герметичных щелочных аккумуляторов, которые в настоящее время продолжаются под ру-ководством Е.А. Хомской.

В апреле 1968 г. на должность заведующего кафедрой физической химии был избран Львов А.Л., который и руководил ею до 1999 г. Большой опыт работы в области высокотемпературной электрохимии позволил А.Л. Львову открыть на кафедре новое научное направление в химиче-ских источниках тока: поиск новых электродных систем и изучение механизма их электродных процессов для специальных, так называемых разогревных источников тока (РИТ), рабочая темпе-ратура которых превышает 400 0С. Значительные успехи были достигнуты при изучении анодного поведения литий-алюминиевых, литий-кремневых, литий-магниевых сплавов.

К середине 70-х годов на кафедре физической химии в основном сформировались все те на-учные направления, которые продолжают развиваться и в настоящее время. Они связаны с изуче-нием физико-химических и электрохимических свойств электродных материалов для традицион-ных (щелочных и кислотных аккумуляторов) и новых (в основном литиевых) химических источ-ников тока, с разработкой теоретических основ холодного фосфатирования металлов и сплавов с целью повышения их коррозионной стойкости.

К началу 80-х годов вполне отчетливой стала перспектива использования в ХИТ литиевых электрохимических систем, обладающих гораздо более высокими удельными характеристиками по сравнению с традиционными системами,. Совместно с сотрудниками НИИХИТ были выбраны для исследований и разработок две электрохимические системы с жидкими неводными электроли-тами: литий - диоксид марганца и литий - тионилхлорид и одна полностью твердотельная система: литий – иод с твердоэлектролитным сепаратором. Основное внимание в этих исследованиях уде-лялось развитию фундаментальных представлений о механизме и закономерностях процессов на литиевом электроде в неводных растворах электролитов.

В 90-е годы в производстве литиевых ХИТ на первый план вышла задача создания перезаря-жаемого литиевого источника тока – литиевого аккумулятора, поэтому и в «литиевой» исследова-тельской группе кафедры физической химии внимание частично было переключено на изучение обратимых анодных и катодных материалов для таких аккумуляторов. Эту работу возглавил А.В. Чуриков.

В последнее десятилетие на кафедре физической химии созданы условия для развития ново-го научного направления – физическая химия композиционных материалов. Создана лаборатория композиционных материалов (заведующий лабораторией профессор Решетов В.А.), в которой раз-работаны теоретические основы и практические способы получения широкого ассортимента ком-позитов различного назначения, в том числе для специальной техники.

Под руководством заведующего кафедрой физической химии с 1999 года профессора И.А. Казаринова в последние годы начаты исследования в области электрохимии гидридообразующих интерметаллических соединений и сплавов с целью создания альтернативного никель-кадмиевому аккумулятору никель-металлгидридного вторичного источника тока, обладающего более высоки-ми энергетическими характеристиками. В конце 90-х годов в этой исследовательской группе были начаты исследования по созданию микробных топливных элементов – устройств, осуществляю-щих превращение химической энергии углеводов, спиртов в электричество посредством фермен-тов, находящихся в живом микроорганизме. Эти исследования в перспективе позволят кафедре физической химии вести подготовку специалистов и в области биоэлектрохимии.

Все преподаватели кафедры ведут большую методическую работу. Курс физической химии, читаемый преподавателями кафедры для студентов химического, биологического и геологическо-го факультетов, методически обеспечен различными пособиями. Всего их подготовлено и издано свыше двенадцати наименований, одно из них с грифом Учебно-методического объединения по химии классических университетов. С 1976 г. выполнение лабораторных работ по физической хи-мии проводится фронтально, что позволяет согласовывать во времени чтение лекций и проведение практических и лабораторных занятий.

Из общих курсов, которые также читаются в настоящее время кафедрой на химическом фа-культете, отметим следующие: "Математическая статистика и планирование эксперимента" (раз-работан доцентом Коноплянцевой Н.А., читает в настоящее время доцент Гамаюнова И.М.) и "Ре-акции в твердых телах и на их поверхности". Последний курс впервые разработан доцентом Вол-гиным М.А.. Основное внимание в этом курсе уделяется кинетике взаимодействия дефектных кристаллов в топохимических реакциях, диффузионным процессам в твердых телах. В настоящее время этот курс читает профессор Чуриков А.В.

С 1997 года в соответствии с Государственным стандартом специальности "Химия" кафедра читает для студентов химического факультета следующие общие элективные курсы: "Биоэлектро-химия" (профессор Казаринов И.А.) и "Фотохимические реакции" (доцент Гамаюнова И.М.). Позднее было подготовлено еще два элективных курса: с 2001 г. - "Современные химические ис-точники тока" (профессор Чуриков А.В.) и с 2003 г. - "Физическая химия композиционных мате-риалов" (доцент Решетов В.А.). Чтение курсов по выбору позволяет расширить, а в некоторых случаях и углубить подготовку специалистов по физической химии, дает возможность студентам более осознано выбирать интересующую их специализацию.

Кафедра физической химии осуществляет специализацию по теоретической и прикладной электрохимии. На высоком научном и методическом уровне читаются традиционные специальные курсы: "Двойной слой и кинетика электродных процессов" (профессор Казаринов И.А), "Теория коррозии и защиты металлов от коррозии" (доцент Коноплянцева Н.А.), "Теоретические основы гальванотехники" (Бурашникова М.М.), "Химические источники тока" (доцент Волгин М.А.). Подготовлены и прочитаны новые специальные курсы: "Термодинамика и электрохимия сплавов" (профессор Казаринов И.А.), "Электрохимические методы в экологии" (профессор Казаринов И.А.), "Электрохимия твердого тела" (профессор Чуриков А.В.). Ежегодно на кафедре специали-зируется 10-12 студентов. Высокий уровень подготовки специалистов-электрохимиков обеспечи-вается тесным сочетанием учебного процесса с научной работой студентов, проводимой в лабора-ториях кафедры и отдела физической химии НИИ Хими СГУ, ЗАО "НИИХИТ-2", ОАО "Литий-элемент". Одной из основных задач кафедры всегда являлась подготовка кадров высшей квалифи-кации. Эффективно работают аспирантура и докторантура. Наличие кадров высшей квалификации позволило с 1996 г. открыть на химическом факультете совет по защите докторских диссертаций по специальностям 02.00.04 – физическая химия и 02.00.05 – электрохимия.

Признанием авторитета сложившейся научно-педагогической школы является регулярное проведение на базе кафедры конференций и совещаний по электрохимической энергетике. 2-ое Совещание по литиевым источникам тока было проведено в Саратове в 1992 г. В 1999 г. проведе-на IV Международная конференция "Фундаментальные проблемы электрохимической энергети-ки", в 2002 г.- V Международная конференция "Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики", которая проведена совместно с VII Международной конференцией "Фундаменталь-ные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах", в 2005 г. - VI Международная конференция "Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики". Ре-гулярно сотрудники кафедры и отдела физической химии выигрывают гранты Российского Фонда Фундаментальных Исследований, Министерства образования РФ, по региональным научно-техническим программам. С 2001 года на базе Саратовского госуниверситета издается междуна-родный научно-технический журнал "Электрохимическая энергетика". Заместителем главного ре-дактора журнала является профессор И.А. Казаринов, ответственным секретарем – профессор А.В. Чуриков, членом редколлегии – профессор А.Л. Львов.
С подробной историей кафедры, начиная с 1932 г и заканчивая 2007 г, можно ознакомиться в книге И.А. Казаринова, А.Л. Львова и Н.М. Трепак «Кафедра физической химии: история, настоящее и взгляд в будущее».

Саратовский университет – это крупное экспертное сообщество. Любовь к науке и обучению, пытливый ум, стремление к диалогу, системность и трудолюбие – то, что выделяет университетских людей

Наука

Основные научные направления

Основное научное направление кафедры физической химии – это разработка новых электродных материалов и электролитных систем для современных химических источников тока, исследование их физико-химических свойств и закономерностей электрохимических процессов.

Спектр электрохимических систем, над разработкой и совершенствованием которых работает коллектив кафедры, достаточно широк. В этот перечень входят традиционные системы (никель-кадмиевая, свинцово-кислотная), новые электрохимические системы (литиевая, металлогидридная, литий-ионная) и развиваемые системы будущего (водородно-боргидридная и биотопливные элементы).

Общим является то, что источники тока на основе этих электрохимических систем либо производятся предприятиями Российской Федерации, либо предполагаются к производству.

В течение нескольких десятилетий кафедра активно сотрудничает с предприятиями и учреждениями аккумуляторной промышленности. Среди постоянных партнеров кафедры являются следующие организации, по заданиям которых, как правило, и проводятся прикладные исследования: ОАО «НИИСТА» (г. Подольск), ЗАО «Электротяга» (г. С-Петербург), ОАО «Электроисточник» (г. Саратов), ОАО «Завод АИТ» (г. Саратов), ОАО «Литий-Элемент» (г. Саратов), ЗАО «НИИХИТ-2» (г. Саратов), ЗАО «Опытный завод НИИХИТ» (г. Саратов).

Для координации исследовательской деятельности и оперативного внедрения полученных результатов создан Межотраслевой учебно-научно-инновационного центр «Электрохимическая энергетика» (руководитель д.х.н., профессор Казаринов И. А.).

На базе кафедры физической химии с 2001 года издается международный научно-технический журнал «Электрохимическая энергетика», который с 2006 года включен в перечень журналов ВАК, в которых рекомендуется публикация материалов докторских и кандидатских диссертаций (главный редактор д.х.н., профессор Казаринов И. А., ответственный секретарь к.х.н., доцент Бурашникова М. М., заведующая редакцией к.х.н. Кадникова Н. В.).

В последние годы на кафедре активно ведутся исследования по созданию эффективных сорбентов на базе природных материалов для очистки водных объектов различного происхождения и назначения.

Бюджетное финансирование проводимых исследований по следующим программам:

–  Госзадание (базовая часть) «Методология создания и анализ новых практически ценных многокомпонентных систем и материалов» (регистрационный номер №2014/203);

–      Госзадание (проектная часть) «Создание химических веществ и материалов с сенсорными, каталитическими, экстракционными и энергогенерирующими свойствами» (государственное задание № 4.1212.2014/K, номер государственной регистрации НИР 114071170063).

Основные научные направления, имеющие существенное значение для развития соответствующей отрасли науки и технологии, разработкой которых в настоящее время занимается коллектив кафедры:

1.         Разработка и исследование новых электродно-электролитных пар для литиевых интеркаляционных электрохимических систем (научн. руководитель к.х.н. доцент Иванищев А. В.).

2.         Модифицированные стекломатричные сепарационные материалы для герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов (научн. руководитель к.х.н., доц. Бурашникова М. М.)

3.         Разработка комплексных гранулированных наноструктурированных сорбентов на основе природного бентонита, исследование их физико-химических, сорбционных и ионообменных свойств (научн. руководитель д.х.н., профессор Казаринов И. А.)

4.         Разработка научных основ технологии коррозионной защиты низкоуглеродистой стали в фосфорнокислых средах (научн. руководители д.х.н., профессор Казаринов И. А., к.х.н., с.н.с. Трепак Н. М.)

5.         Конверсия органических отходов в электрическую энергию и химические вещества с помощью микробных электрохимических технологий (научный руководитель д.х.н., профессор Казаринов И. А.)

Грантовая поддержка исследований:

1.         Грант РНФ №15-13-10006 «Фундаментальные аспекты создания электродов литий-ионного аккумулятора на основе литиевых интеркалятов и сплавов с высокими показателями удельной мощности и энергоемкости» (руководитель — к.х.н., доцент Иванищев А. В.).

2.         Грант РФФИ №14-29-04005, офи_м «Приложение принципов структурной и морфологической организации к разработке интеркалируемых литием композитных электродных материалов для литий-ионных аккумуляторов повышенной мощности» (руководитель — к.х.н., доцент Иванищев А. В.).

3.         Грант РФФИ №16-03-00023 «Взаимосвязь структурных и электрохимических свойств комплексных сульфатов и фторсульфатов лития и переходных металлов как перспективных материалов катода литий-ионного аккумулятора» (руководитель — к.х.н., доцент Иванищев А. В.).

4.         Грант РФФИ №16-03-00023, мол_а «Разработка послойно комбинированных интеркалируемых литием структур на основе соединений Mn+1AXn (тройных карбидов и нитридов (X) переходного металла (M) и элемента главной подгруппы III-V групп (A)) и комплексных оксидов, фосфатов и силикатов лития и переходных металлов как перспективных материалов катода литий-ионного аккумулятора» (руководитель — к.х.н. Иванищева И. А.).

5.         Грант РФФИ №16-33-00591, мол_а «Разработка электродных материалов на основе ванадатов с общей формулой LiMVO4 (M = Co, Cu, Fe, Mn, Ni) для литий-ионного аккумулятора»  (руководитель — ассистент Ушаков А. В.).

6.         Стипендия Президента РФ молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики (СП-2505.2016.1,ассистент Ушаков А. В., тема: "Разработка и характеризация электродных материалов на основе фосфатов, титанатов, силикатов и ванадатов лития и переходных металлов и создание литий-аккумулирующих систем на их основе," — приоритетное направление — энергетика).

7.       Грант Фонда  содействия  инновациям на проведение НИОКР (СТАРТ-2) по теме «Разработка технологической  схемы  получения  комплексных  гранулированных наноструктурированных  сорбентов  различного  назначения  на  основе  природного бентонита» (госконтракт № 544ГС2/21597) (руководитель – д.х.н., профессор Казаринов И. А.).