Проведена оценка водяного риформинга глицерина (APR) для получения H2 на Ni/CeO2 (CeNi) катализаторе, полученном путем введения пористого носителя γ-Al2O3 в реакционную смесь в процессе синтеза методом растворного горения. Такой подход позволяет получить катализатор с улучшенным объёмом и средним размером пор, что имеет решающее значение для облегчения диффузии реагентов. В отличие от массивной CeNi системы, присутствие оксида алюминия увеличивает доступность активных наночастиц никеля и улучшает дисперсность оксида церия и никеля. Результаты APR глицерина показывают, что CeNi/γ-Al2O3 обеспечивает большую степень превращения глицерина и выход водорода по сравнению с массивной системой. Примечательно, что уменьшение содержания активного компонента вдвое приводит к 2,3-кратному увеличению активности, которое не зависит от скорости потока исходного сырья и, следовательно, от степени диффузионных ограничений. Полученный в данном исследовании катализатор превзошел известные аналоги по скорости образования H2, сохраняя при этом высокую степень развращения глицерина и селективность по H2.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- УДК
- 53. Физика
Crude glycerol is the main by-product of biodiesel production, resulting from the transesterification of plant-based substances (100 g of glycerol per 1 kg of biodiesel) [1, 2]. Increased biodiesel manufacturing capacity is driving efforts to recycle glycerol to improve profitability and reduce waste, aided by lower glycerol prices [3, 4]. Aqueous phase reforming (APR) of glycerol [5] is one of the efficient and promising methods for converting it into valuable hydrogen, which is the main energy source of the future world [6]. In APR, reactants remain in the liquid phase, unlike steam reforming (SR), thus avoiding an energetically demanding vaporization-step [7]. In an ideal APR reaction, up to 7 moles of H2 can be obtained from one mole of glycerol [8] by combining glycerol decomposition followed by the water-gas shift (WGS) reaction [9]. Mild APR conditions (200 – 260 ◦C; 20 – 50 bar) promote the WGS reaction [6, 10], which prevents the formation of excess CO [7]. Nevertheless, the immature of this technology requires ongoing research into active and stable catalysts that will increase the attractiveness of the process for industry
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Chilakamarry C.R., Sakinah A.M.M., Zularisam A.W., Pandey A. Glycerol waste to value added products and its potential applications. Systems Microbiology and Biomanufacturing, 2021, 1 (4), P. 378-396.
2. Thompson J.C., He B.B. Characterization of crude glycerol from biodiesel production from multiple feedstocks. Appl. Eng. Agric., 2006, 22 (2), P. 261-265.
3. Nomanbhay S., Ong M.Y., Chew K.W., Show P.L., Lam M.K., Chen W.H. Organic carbonate production utilizing crude glycerol derived as by-product of biodiesel production: A review. Energies, 2020, 13 (6), 1483.
4. Jitjamnong J., Khongprom P., Ratanawilai T., Ratanawilai S. Techno-economic analysis of glycerol carbonate production by glycerolysis of crude glycerol and urea with multi-functional reactive distillation. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 2023, 8, 100465.
5. Matveyeva A.N., Omarov S.O., Gavrilova M.A., Trofimuk A.D., Wa¨rna˚ J., Murzin D.Yu. CeO2-supported Ni and Co catalysts prepared by a solution combustion method for H2 production from glycerol: the effect of fuel/oxidizer ratio and oxygen excess. Catal. Sci. Technol., 2023, 13 (18), P. 5387-5406.
6. Roslan N.A., Abidin S.Z., Ideris A., Vo D.V.N. A review on glycerol reforming processes over Ni-based catalyst for hydrogen and syngas productions. Int. J. Hydrogen Energy, 2020, 45 (36), P. 18466-18489.
7. Reynoso A.J., Ayastuy J.L., Iriarte-Velasco U., Gutie´rrez-Ortiz M.A. Aqueous-phase reforming of glycerol over Pt-Co catalyst: Effect of process variables. J. Environ. Chem. Eng., 2022, 10 (3), 107402.
8. Seretis A., Tsiakaras P. A thermodynamic analysis of hydrogen production via aqueous phase reforming of glycerol. Fuel Processing Technology, 2015, 134, P. 107-115.
9. Raso R., Abad E., Garc´ıa L., Ruiz J., Oliva M., Arauzo J. Renewable hydrogen production by aqueous phase reforming of pure/refined crude glycerol over Ni/Al-Ca catalysts. Molecules, 2023, 28 (18), 6695.
10. Fasolini A., Cespi D., Tabanelli T., Cucciniello R., Cavani F. Hydrogen from renewables: A case study of glycerol reforming. Catalysts, 2019, 9 (9), 722.
11. Coronado I., Stekrova M., Reinikainen M., Simell P., Lefferts L., Lehtonen J. A review of catalytic aqueous-phase reforming of oxygenated hydrocarbons derived from biorefinery water fractions. International Journal of Hydrogen Energy, 2016, 41 (26), P. 11003-11032.
12. Liao Y., Wu D., Rezayan A., Zhao J., Xu C. Advances in catalysts for production of renewable H2/CH4 by Aqueous Phase Reforming (APR) of biomass-derived oxygenates. Applications in Energy and Combustion Science, 2025, 24, 100415.
13. Cortright R.D., Davda R.R., Dumesic J.A. Hydrogen from catalytic reforming of biomass-derived hydrocarbons in liquid water. Nature, 2002, 418, P. 964-967.
14. Manfro R.L., Da Costa A.F., Ribeiro N.F.P., Souza M.M.V.M. Hydrogen production by aqueous-phase reforming of glycerol over nickel catalysts supported on CeO2. Fuel Process. Technol., 2011, 92 (3), P. 330-335.
15. Omarov Sh.O., Martinson K.D., Matveyeva A.N., Chebanenko M.I., Nevedomskiy V.N., Popkov V.I. Renewable hydrogen production via glycerol steam reforming over Ni/CeO2 catalysts obtained by solution combustion method: The effect of Ni loading. Fuel Process. Technol., 2022, 236, 107429.
16. Cross A., Kumar A., E. Wolf E., S. Mukasyan A. Combustion synthesis of a nickel supported catalyst: Effect of metal distribution on the activity during ethanol decomposition. Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51 (37), P. 12004-12008.
17. Cross A., Roslyakov S., Manukyan K. V., Rouvimov S., Rogachev A.S., Kovalev D., Wolf E.E., Mukasyan A.S. In situ preparation of highly stable Ni-based supported catalysts by solution combustion synthesis. J. Phys. Chem. C, 2014, 118 (45), P. 26191-26198.
18. Kumar A., Cross A., Manukyan K., Bhosale R.R., van den Broeke L.J.P., Miller J.T., Mukasyan A.S., Wolf E.E. Combustion synthesis of coppernickel catalysts for hydrogen production from ethanol. Chem. Eng. J., 2015, 278, P. 46-54.
19. Seriyala A.K, Appari S., Roy B. Steam reforming of ethanol for hydrogen production by low-temperature steam reforming using modified NiSn/CeO2 catalyst. Mater. Today Proc., 2022, 76 (2), P. 279-288.
20. Seriyala A.K., Rao A., Leclerc C., Appari S., Roy B. Effects of metal loading and support modification on the low-temperature steam reforming of ethanol (LTSRE) over the Ni-Sn/CeO2 catalysts. Int. J. Hydrogen Ener., 2023, 48 (41), P. 15533-15554.
21. Li J., Tu Y., He K., Chen C., Liang L., Ruan C., Zhang Q. Mechanistic insights into glycerol oxidation to high-value chemicals via metal-based catalysts. Molecules, 2025, 30 (6), 1310.
22. Sun P., Zhang W., Yu X., Zhang J., Xu N., Zhang Z., Liu M., Zhang D., Zhang G., Liu Z., Yang C., Yan W., Jin X. Hydrogenolysis of glycerol to propylene glycol: Energy, tech-economic, and environmental studies. Front. Chem., 2022, 9, 778579.
23. Viswanadham N., Saxena S.K. Etherification of glycerol for improved production of oxygenates. Fuel, 2013, 103, P. 980-986.
24. Patel A., Singh S. A green and sustainable approach for esterification of glycerol using 12-tungstophosphoric acid anchored to different supports: Kinetics and effect of support. Fuel, 2014, 118, P. 358-364.
25. Maquirriain M.A., Querini C.A., Pisarello M.L. Glycerine esterification with free fatty acids: Homogeneous catalysis. Chemical Engineering Research and Design, 2021, 171, P. 86-99.
26. Song M., Bai Y., Li J., Qi X. Efficient strategies for the preparation of non-noble metal catalysts for electrocatalytic glycerol oxidation towards high-value-added chemicals. RSC Advances, 2025, 15 (26), P. 20513-20529.
27. Lotfi M., Esmaeilnejad-Ahranjani P. New insights into controlling rapid combustion synthesis procedure: Shape-tailored Fe3O4 nanoparticles fabrication. J. Magn. Magn. Mater., 2024, 603, 172252.
28. Voskanyan A.A., Chan K.-Y., Li C.-Y.V. Colloidal solution combustion synthesis: Toward mass production of a crystalline uniform mesoporous CeO2 catalyst with tunable porosity. Chem. Mater., American Chemical Society, 2016, 28 (8), P. 2768-2775.
29. Matveyeva A.N., Omarov S.O. Comparison of Perovskite Systems Based on AFeO3 (A = Ce, La, Y) in CO2 Hydrogenation to CO. Transactions of Tianjin University, 2024, 30 (4), P. 337-358.
30. Matveyeva A.N., Omarov S.O., Gavrilova M.A. Alumina and silica supported Ce-Fe-O systems obtained by the solution combustion method and their performance in CO2 hydrogenation to syngas. Nanosyst.: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (6), P. 679-689.
31. Omarov Sh.O., Sladkovskiy D.A., Martinson K.D., Peurla M., Aho A., Murzin D.Yu., Popkov V.I. Influence of the initial state of ZrO2 on genesis, activity and stability of Ni/ZrO2 catalysts for steam reforming of glycerol. Appl. Catal. A Gen., 2021, 616, 118098.
32. Egoburo D.E., Diaz Pen˜a R., Kolender A., Pettinari M.J. Optimization and validation of a GC-FID method for quantitative determination of 1,3-propanediol in bacterial culture aqueous supernatants containing glycerol. Chromatographia, 2017, 80 (7), P. 1121-1127.
33. Ahmad N., Alam M., Wahab R., Ahmad J., Ubaidullah M., Ansari A.A., Alotaibi N.M. Synthesis of NiO-CeO2 nanocomposite for electrochemical sensing of perilous 4-nitrophenol. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2019, 30 (19), P. 17643-17653.
34. Jayakumar G., Irudayaraj A.A., Raj A.D. Investigation on the synthesis and photocatalytic activity of activated carbon-cerium oxide (AC-CeO2) nanocomposite. Appl. Phys. A Mater. Sci. Process., 2019, 125 (11), 742.
35. Ravishankar T.N., Ramakrishnappa T., Nagaraju G., Rajanaika H. Synthesis and characterization of CeO2 nanoparticles via solution combustion method for photocatalytic and antibacterial activity studies. Chemistry Open, 2015, 4 (2), P. 146-154.
36. Romero Toledo R., Ruiz Santoyo V., Moncada Sa´nchez C.D., Mart´ınes Rosales M. Effect of aluminum precursor on physicochemical properties of Al2O3 by hydrolysis/precipitation method. Nova Scientia, 2018, 10 (20), P. 83-99.
37. Asencios Y.J.O., Sun-Kou M.R. Synthesis of high-surface-area γ-Al2O3 from aluminum scrap and its use for the adsorption of metals: Pb(II), Cd(II) and Zn(II). Appl. Surf. Sci., 2012, 258 (24), P. 10002-10011.
38. Cheng C.K., Foo S.Y., Adesina A.A. Steam reforming of glycerol over Ni/Al2O3 catalyst. Catal. Today, 2011, 178 (1), P. 25-33.
39. Song F., Zhong Q., Yu Y., Shi M., Wu Y., Hu J., Song Y. Obtaining well-dispersed Ni/Al2O3 catalyst for CO2 methanation with a microwaveassisted method. Int. J. Hydrogen Energy, 2017, 42 (7), P. 4174-4183.
40. Wang N., Xu Z., Deng J., Shen K., Yu X., Qian W., Chu W., Wei F. One-pot synthesis of ordered mesoporous NiCeAl oxide catalysts and a study of their performance in methane dry reforming. ChemCatChem, 2014, 6 (5), P. 1470-1480.
41. Sangsong S., Ratana T., Tungkamani S., Sornchamni T., Phongaksorn M. Effect of CeO2 loading of the Ce-Al mixed oxide on ultrahigh temperature water-gas shift performance over Ce-Al mixed oxide supported Ni catalysts. Fuel, 2019, 252, P. 488-495.
42. Yang L., Pastor-Pe´rez L., Gu S., Sepu´lveda-Escribano A., Reina T.R. Highly efficient Ni/CeO2-Al2O3 catalysts for CO2 upgrading via reverse water-gas shift: Effect of selected transition metal promoters. Appl. Catal. B, 2018, 232, P. 464-471.
43. Santos D. dos S., Rolda˜o C.P., Gelesky M.A., Pacheco H., Mortola V.B. Synthesis Strategies for the Optimization of Ni-Ce-Al Catalysts in the Conversion of CO2 to Methanol. Ind. Eng. Chem. Res., 2025, 64 (52), P. 24925-24937.
44. He L., Ren Y., Yue B., Tsang S.C.E., He H. Tuning metal-support interactions on Ni/Al2O3 catalysts to improve catalytic activity and stability for dry reforming of methane. Processes, 2021, 9 (4), 706.
45. Mierczynski P., Mierczynska A., Ciesielski R., Mosinska M., Nowosielska M., Czylkowska A., Maniukiewicz W., Szynkowska M.I., Vasilev K. High active and selective Ni/CeO2-Al2O3 and Pd-Ni/CeO2-Al2O3 catalysts for oxy-steam reforming of methanol. Catalysts, 2018, 8 (9), 380.
46. Vacharapong P., Arayawate S., Katanyutanon S., Toochinda P., Lawtrakul L., Charojrochkul S. Enhancement of Ni catalyst using CeO2-Al2O3 support prepared with magnetic inducement for ESR. Catalysts, 2020, 10 (11), 1357.
47. Lee H.-J., Shin G.S., Kim Y.-C. Characterization of supported Ni catalysts for aqueous-phase reforming of glycerol. Korean J. Chem. Eng., 2015, 32 (7), 1267-1272.
48. Park J.H., Lu H., Sharma B.K., Johnston D., Rajagopalan N., Kim J. Regenerable oxygen-deficient Ni/γ-Al2O3 catalyst for efficient glycerol aqueous phase reforming. J. Mater. Chem. A, 2025, P. 3449-3460.
49. Morales-Mar´ın A., Iriarte-Velasco U., Gutie´rrez-Ortiz M.A´ ., Ayastuy J.L. Aqueous-phase glycerol conversion over Ni-based catalysts synthesized by nanocasting. Catalysts, 2022, 12 (6), 668.
50. Alessio H.J., Pestana G.L., Comelli R.A., Grau J.M. Hydrogen production via aqueous phase reforming of glycerol over Ni-Co/γ-Al2O3 catalysts: Effect of support modification with lanthanides and alkaline earth metals. Fuel, 2026, 404, 136217.
51. Yarbas¸ T., Ayas N. A detailed thermodynamic analysis of CO2 hydrogenation to produce methane at low pressure. Int. J. Hydrogen Energy, Pergamon, 2024, 49, P. 1134-1144.
52. Bazghaleh F.S., Darian J.T., Niktab Y., Yazd M.S. A comprehensive thermodynamic equilibrium analysis of direct CO2 hydrogenation to light olefins product. Journal of CO2 Utilization, 2025, 102, 103238.
53. Kee C.W., Zheng J., Yap W.J., Ou Yong R., Liu Y. Thermal and sono - aqueous reforming of alcohols for sustainable hydrogen production. Molecules, 2024, 29 (20), 4867
Выпуск
Другие статьи выпуска
В данной работе сообщается о синтезе катализаторов 80%Fe-10%Mo/10%Al₂O₃ методом растворного горения с использованием щавелевой кислоты в качестве топлива. Катализаторы были испытаны в реакции разложения метана при 850 °C и 1 атм в течение 6 ч. Синтезированные образцы были охарактеризованы методами рентгеновской дифракции, просвечивающей электронной микроскопии, фотоседиментационного анализа и др. Удельный выход углерода составил от 5,8 до 8,4 г/гкат, а выход водорода - от 1,0 до 1,4 моль/гкат соответственно. Каталитическое разложение метана на Fe-Mo/Al₂O₃ приводило к образованию смеси бамбукоподобных и многостенных углеродных нанотрубок. Было установлено, что наивысший выход МУНТ достигался при соотношении топливо/окислитель, равном 0,022.
Эффективность углеродных наноматериалов для очистки воды от органических красителей была доказана на протяжении последнего десятилетия. Однако проблема промышленного применения углеродных наноматериалов до сих пор не решена. Это связано в первую очередь с высокой стоимостью и низкой производительностью методов синтеза углеродных наноматериалов. В данной статье представлены термодинамические и кинетические данные адсорбции родамина 6G и метиленового синего на малослойном графене. Малослойный графен был получен методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из целлюлозы. Этот метод является перспективным, недорогим и легкомасштабируемым. Было установлено, что исследуемый малослойный графен обладает высокой адсорбционной способностью по отношению к обоим красителям, причём полученные значения адсорбционной ёмкости превышают показатели большинства изученных углеродных материалов, таких как углеродные нанотрубки или активированный уголь. Для описания термодинамики процесса были использованы наиболее распространённые модели адсорбции. Кинетика процесса описывается уравнением псевдовторого порядка, что довольно часто встречается для графеновых материалов. Предлагаемый механизм адсорбции основан на гидрофобном взаимодействии между адсорбентом и адсорбатом с образованием связей H-π и π-π.
Активированный уголь из косточек фиников является перспективным материалом для энергетических, экологических и каталитических применений благодаря высокому выходу углерода, возобновляемому характеру и регулируемой пористости. В данной статье представлено обширное сравнительное исследование активированного угля (АК), полученного с использованием гидроксида калия, и активированного угля (ЛАУ), обработанного лазером Nd: YAG, оба материала получены из косточек фиников сорта «Иерихон». Комплексный анализ - рентгенодифракционный анализ (XRD), сканирующая электронная микроскопия (SEM), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR), адсорбция азота (BJH, Horvath-Kawazoe, DFT, DR, DA), метод БЕТ, метод Лангмюра и t-график - показывает значительное улучшение микропористости, мезопористости, площади поверхности и химического состава поверхности ЛАУ. Сравнивая полученные результаты с опубликованными данными, можно отметить единое соответствие между моделями и методами характеризации, что подтверждает эффективность лазерной постобработки как дополнительной стратегии для целенаправленного изменения текстурных и поверхностных свойств активированного угля, полученного из биомассы, и может открыть перспективный путь для дальнейшего развития устойчивых пористых углеродных материалов.
Мы оцениваем энергию основного состояния смещенной кулоновской примеси в асимметричной гауссовой квантовой точке GaAs в постоянном магнитном поле. Используя унитарное преобразование, мы учитываем комбинированный эффект взаимодействий Рашбы и Дрессельхауса, рассматривая члены связи до квадратичного порядка. Затем мы рассматриваем преобразованный гамильтониан, используя вариационный подход с подходящей анзац-формой. Результаты показывают, что энергия основного состояния увеличивается с увеличением расстояния примеси от центра ограничения и с увеличением асимметрии потенциала. Наконец, мы исследуем, как асимметрия в гауссовом ограничении влияет на магнитный момент и восприимчивость примеси.
Магнитные скирмионы в синтетических антиферромагнетиках являются перспективными наноразмерными элементами, но их применимость зависит от того, насколько надежно сохраняется и может быть создана записанная пара. Используя сокращенную решеточную модель, мы вычислили пути с минимальным перепадом энергии для коллапса антиферромагнитно связанной пары скирмионов и для обратного зарождения из закрепленного антиферромагнитного референсного состояния. При антиферромагнитно закрепленных границах энергия наибольшего седлового состояния лишь незначительно изменяется с размером островка, в то время как энергия пары скирмионов в начальном минимуме имеет сильно зависящую от размера островка граничную поправку. Для крупных островков коллапс происходит последовательно по слоям и может проходить через промежуточный минимум со скирмионом в одном слое всякий раз, когда это состояние удовлетворяет критерию релаксации. Гораздо больший обратный барьер для нуклеации демонстрирует сильную асимметрию с коллапсом в той же модели закрепленной границы и согласуется с послойной последовательной записью с помощью вспомогательных средств.
Методом молекулярной динамики изучены коэффициенты вязкости гибридных наножидкостей на основе бензола с одностенными углеродными нанотрубками и наночастицами меди. Исследована зависимость вязкости этих наножидкостей от концентрации углеродных нанотрубок и наночастиц, а также от их морфологии. Показано, что вязкость всех исследованных наножидкостей значительно выше, чем у базовой жидкости и обычных крупнодисперсных жидкостей. Коэффициент вязкости наножидкости с углеродными нанотрубками при заданной концентрации увеличивается с увеличением их длины. При одинаковых концентрациях вязкость гибридных наножидкостей значительно превышает вязкость наножидкости с наночастицами или углеродными нанотрубками и увеличивается с уменьшением размера наночастиц. Одним из основных факторов, ответственных за наблюдаемое увеличение вязкости наножидкости, является структурирование молекул базовой жидкости вблизи наночастиц или углеродных нанотрубок.
Используя вариационный метод, мы исследовали температурную зависимость электронной теплопроводности (КЭ) в редкоземельных манганитах, легированных ионами щелочноземельных металлов, которые демонстрируют хорошо известное поведение КМР (кандидомагнитного магнитосопротивления). Анализ основан на двухзонном (Ɩ-b) гамильтониане модели решетки Андерсона, подходящем для режима сильной электронно-решеточной связи Яна-Теллера (ЯТ), согласующемся с двухжидкостными описаниями, включающими (l-b) гибридизацию. Ключевые параметры модели включают кулоновское отталкивание «U», сильную связь Хунда «JH» между спинами eg и t2g и гибридизацию «V» между l-поляронами и d-электронами одного и того же спина. В ферромагнитной металлической фазе расчеты показывают, что КЭ увеличивается с повышением температуры, а вблизи температуры перехода Tc ≈ 400 К наблюдается минимум или провал КЭ при фиксированных значениях «V», «JH» и «x». Результаты, полученные для келина, демонстрируют типичный кристаллический характер, при этом рассеяние на границах зерен является основным механизмом, ограничивающим теплопередачу в этих соединениях.
Вибрационные и оптические свойства монокристаллов HoFe3(BO3)4 были исследованы с помощью рамановской спектроскопии и измерений оптического поглощения. Рамановский спектр, записанный при комнатной температуре, выявляет четко выраженные фононные моды, связанные с колебаниями решетки и внутренними модами структурных единиц. Интенсивные полосы в диапазоне 1200-1450 см-1 приписываются внутренним колебаниям групп BO3, в то время как особенности в области 400-700 см-1 обусловлены октаэдрами FeO6. Спектр оптического поглощения, измеренный в диапазоне 190-1100 нм, демонстрирует слабые узкие полосы в видимой и ближней инфракрасной областях, соответствующие внутри-4f переходам ионов Ho3+, и выраженный край поглощения в ультрафиолетовой области, связанный с переходами переноса заряда O2⁻ → Fe3+. Оптическая ширина запрещенной зоны оценивается в 3,3-3,5 эВ. Установлена корреляция между колебательными и оптическими свойствами, демонстрирующая роль групп BO3 и октаэдров FeO6 в определении электронной структуры и оптического отклика материала. Результаты обеспечивают согласованную экспериментальную характеристику HoFe3(BO3)4 и указывают на его потенциал для оптических и магнитооптических применений.
В данной работе показано, что взаимодействие хлопьев высокоориентированного пиролитического графита и графеновых пленок с алканами является необходимым, но недостаточным условием для наблюдения в них джозефсоновской вольт-амперной характеристики, которая, как известно, присуща всем сверхпроводящим материалам. Другим ключевым фактором является создание деформационного поля в материале на основе графена.
Показано, что характеристики субнанометровых дельта-легированных бором слоёв в химически осаждённых из газовой фазы алмазных плёнках могут быть вычислены в квазиклассическом приближении как в равновесии, так и во внешнем электромагнитном поле, ионизирующем легирующие атомы бора. Найдены соответствующие решения, в первом случае - аналитически, во втором - численно. Использование квазиклассического приближения позволяет существенно упростить математическое моделирование алмазных структур с субнанометровыми дельта-легированными слоями, необходимое для их использования в наноэлектронике, например в быстродействующих полевых транзисторах.
Представлена минимальная 0D кинетическая модель для межфазного заклинивания нанопузырьков, стабилизированных поверхностно-активными веществами. Модель связывает кинетику адсорбции Лангмюра с геометрической концентрацией и механическим равновесием. В плоскости (сродство Лангмюра, скорость десорбции) существует резкая граница заклинивания; коммерческие бутиловые и изобутиловые ксантаты находятся глубоко внутри заклиненной области при типичных дозах флотации (вероятность Монте-Карло 1,00). Энергия гистерезиса составляет от 10-14 до 10-9 Дж, а критическая объемная концентрация для заклинивания колеблется от 8.2 × 10-6 до 0.35 моль·м-3. Граница предсказуемо смещается в зависимости от объемной концентрации, давления и времени цикла, но нечувствительна к модулю оболочки. Подтверждена численная сходимость, а показатель расходимости за один цикл достигает пика при +0.42 с-1 вблизи перехода. Модель представляет собой инструмент прогнозирования для нанопузырьков, стабилизированных поверхностно-активными веществами, в процессах флотации, катализа и биомедицинских наносистем.
В данной работе рассматривается класс возмущенных дифференциальных уравнений второго порядка с запаздыванием вида (η(κ)u′(κ))′ + f1(κ, u(τ (κ))) = f1(κ, u′(κ)). С помощью метода преобразований исследуемое уравнение преобразуется в биномиальное, а затем с использованием преобразования Риккати, теоремы сравнения и метода интегрального усреднения получаются новые критерии осцилляции. Приводятся примеры, демонстрирующие важность и новизну основных результатов.
Мы изучаем двухканальный решеточный гамильтониан в секторе с фиксированным числом частиц на одномерной решетке Z. Модель состоит из молекулярного канала, связанного с бозонным двухчастичным каналом с внутриузловым взаимодействием. В импульсном представлении трансляционная инвариантность дает семейство редуцированных гамильтонианов Hγ,λ(K), параметризованных полным квазиимпульсом K∈T, каждый из которых действует в C⊕L2, e(T). Для контактных взаимодействий каждый редуцированный гамильтониан является возмущением второго ранга свободного диагонального оператора. С помощью метода Липпмана-Швингера задача на собственные значения для энергий вне существенного спектра [Ԑ-K, Ԑ+K] сводится к линейной системе 2×2 и, эквивалентно, к обращению в нуль точного скалярного детерминанта Фредгольма, включающего одномерную решеточную функцию Грина. Сингулярности квадратного корня этой функции Грина на краях зоны Ԑ-K, Ԑ+K определяют пороговую асимптотику определителя и приводят к явным критериям существования собственных значений ниже нижнего порога и выше верхнего порога. Мы получаем полную классификацию дискретного спектра Hγ,λ(K) для всех квазиимпульсов в терминах параметров γ, λ, E0. Мы также анализируем пороговые конфигурации E0=Ԑ+K, исключительную плоскую зону слоя K = π, где существенный спектр схлопывается в одну точку, и пороговые состояния вспомогательного оператора ранга один hλ(K). Для последнего мы приводим описание пороговых резонансов во взвешенном пространстве, поясняя, как собственное значение возникает из порогового резонанса hλ(K) и приближается к краю полосы, когда включается межканальная связь.
Издательство
- Издательство
- ИТМО
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- Кронверкский пр., д.49, лит. А, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197101.
- Юр. адрес
- Кронверкский пр., д.49, лит. А, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197101.
- ФИО
- Васильев Владимир Николаевич (Ректор)
- E-mail адрес
- od@itmo.ru
- Контактный телефон
- +7 (812) 6070277
- Сайт
- https:/itmo.ru