Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы современной ультразвуковой методики интенсификации нефтехимических процессов переработки – исследованию влияния ультразвукового воздействия на суспензии углеводородов в присутствии различных кристаллических веществ, обладающих интенсивной люминесценцией при механодеструкции. В 2024 году в рамках исследований по проекту выполнены работы и получены следующие основные научные результаты. – Обнаружена и изучена триболюминесценция (ТЛ) хризена. Показано, что форма и положение максимумов в спектрах ТЛ и фотолюминесценции (ФЛ) совпадают. Предложен механизм ТЛ хризена по типу электролюминесценции кристаллов. Выявлено, что низкий квантовый выход ФЛ соединений с центросимметричной структурой является одной из основных причин отсутствия их триболюминесцентных свойств. – Проведены сравнительные исследования люминесцентных свойств синтезированных β-дикетонатных комплексов двух- и трехвалентного европия EuL2/3·xL` (L = acac, fod, tta; L` = H2O; ТГФ, THF – тетрагидрофуран; ДМЭ, DME –диметоксиэтан; x = 1-4), Sm(tta)2/3·xL` (L` = H2O, ТГФ; x = 2, 4) и тербия Tb(acac)3·H2O. Установлено, что наиболее яркой ФЛ среди них обладают комплексы двухвалентного европия Eu(fod)2·2DME, Eu(fod)2·2THF и Eu(tta)2·4DME. Данные соединения могут быть применены в качестве твердотельной основы при изучении соно- и сонотриболюминесценции в суспензиях. – Исследована ТЛ сульфатов тербия(III), церия(III) и европия(III) в атмосфере смесей инертных и углеводородных газов. Обнаружено, что при уменьшении содержания углеводородного газа в инертном газе наблюдается рост интенсивности светоизлучающих продуктов разложения углеводородных газов (*CH или *C2). Это связано с достижением оптимального состава смеси газов, при котором увеличивается вероятность накопления электрических зарядов во время триболиза и поддерживается стабильный газовый разряд. По колебательным полосам *C2, зарегистрированных при механодеструкции кристаллов Ln(III) в смеси инертных и углеводородных газов, определены температуры излучающей среды. Обнаружено, что при уменьшении содержания углеводородного газа наблюдается перераспределение интенсивностей колебательных полос C2 и увеличение температуры. Полученные результаты не противоречат гипотезе о том, что люминесценция солей лантанидов в исследуемых системах в значительной мере обусловлена электроразрядными процессами в газовой фазе. При увеличении плотности среды возрастает скорость обмена энергией между компонентами неравновесной плазмы; соответственно, можно ожидать более эффективного перераспределения энергии по различным степеням свободы. – Исследована сонотриболюминесценция (СТЛ) суспензий кристаллов сульфатов тербия(III) и европия(III) в нефти и нефтепродуктах (бензины, керосиновая/дизельная фракции), а также их растворов в алканах и аренах. Установлено, что СТЛ суспензий, содержащих неразбавленную нефть или дизельные фракции, не обнаруживаются. В спектрах СТЛ суспензий с добавкой небольших количеств нефтепродуктов регистрируются полосы свечения полиароматических углеводородов. При увеличении концентрации нефтепродуктов в суспензиях наблюдается тушение сонотриболюминесцентного свечения. Очевидно, что это тушение обусловлено эффектом внутреннего фильтра, а также дезактивацией эмиттеров в результате химического взаимодействия с молекулами тушителя, содержащихся в тяжелых фракциях нефти. – Исследована однопузырьковая сонолюминесценция (ОПСЛ) воды, загрязненной коммерческим бензином. Путем регистрации и анализа спектров ОПСЛ идентифицированы основные компоненты «загрязнителя». Установлено, что метод ОПСЛ в режиме движения кавитационного пузырька позволяет идентифицировать примеси бензина в воде с пределом обнаружения 1.5 мг/л. Причем, этот предел может быть существенно снижен путем калибровки – сравнительного анализа интенсивностей характеристических полос компонентов бензина и эталонных образцов. – С использованием метода ГЖХ идентифицированы некоторые газообразные продукты, образующиеся при ультразвуковой обработке суспензий в нефтепродуктах. Установлено, что в ходе сонотриболиза суспензии, содержащей нефть, преимущественно образуется пропен, а во время ультразвуковой обработки суспензии в гексадекане – углеводородные газы C1-C4. Обнаружено, что в спектрах ТЛ сульфата тербия и церия в атмосфере углеводородных газов, отобранных после ультразвуковой обработки суспензий в нефтепродуктах, регистрируются светоизлучающие продукты механохимического разложения этих газов (*СН и *С2). В спектрах СТЛ сульфата тербия и европия в гексадекане в атмосфере аргона, наряду со светоизлучающими продуктами разложения углеводородов (*CH, *C2), впервые зарегистрирована линия атомарного водорода Hα при 656,6 нм. Методами ВЭЖХ и хромато-масс-спектрометрии идентифицированы продукты сонотриболиза суспензий в пентадекане, гексадекане и гептадекане – алканы и алкены от C7 до C16. Некоторые результаты исследований, полученные при реализации проекта, были включены в докторскую диссертацию Тухбатуллина Адиса А. «Трибо- и сонотриболюминесценция кристаллических твердых тел в газовых и жидких средах», положения которой успешно защищены 17 октября 2024 г. на заседании диссертационного совета 24.2.479.04 на базе ФГБОУ ВО «Уфимский университет науки и технологий».

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Данный проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы, связанного с применением ультразвуковых технологий для интенсификации процессов нефтепереработки и нефтехимии и посвящен исследованию влияния ультразвукового воздействия на суспензии углеводородов в присутствии различных кристаллических веществ, обладающих интенсивной люминесценцией при трибовоздействии. В результате проведённых исследований в 2025 году получены следующие основные научные результаты. – Зарегистрирована сонотриболюминесценция (СТЛ) суспензий солей лантанидов в декане, содержащих полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Показано, что в спектрах СТЛ суспензий кристаллов сульфатов лантанидов в алкане, содержащем ПАУ, в атмосфере воздуха регистрируются линии излучения N2 (газовая компонента), ряд полос люминесценции ПАУ (жидкофазная компонента) и узкие линии свечения ионов Ln3+ (твердотельная компонента), обусловленные переходами внутри f-оболочки. Выявлено, что присутствие ПАУ в составе суспензий не влияет на закономерности СТЛ ионов Ln3+. – Установлено, что полосы излучения ПАУ в спектрах СТЛ, измеренных при ультразвуковой обработке вышеуказанных суспензий, совпадают со спектрами их фотолюминесценции (ФЛ) в растворах. Cвечение таких ПАУ, как дифенил, нафталин, фенантрен, антрацен, регистрируется в УФ-области, где расположены основные линии N2. При барботировании суспензий инертными газами (гелий, аргон, неон, криптон) свечение N2 полностью подавляется, а интенсивность свечения ПАУ возрастает. Одновременно с этим в спектрах СТЛ регистрируются характерные линии атомов инертных газов в видимой и ИК областях. – Анализ концентрационных зависимостей СТЛ показал, что при миллимолярных концентрациях ПАУ в растворе (~3·10–4 моль/л для коронена и тетрацена, ~10–3 моль/л для других ПАУ –нафталин, фенантрен и др.) наблюдается интенсивная люминесценция, достаточная для регистрации свечения с высоким спектральным разрешением и надежного обнаружения ароматических компонентов суспензий. – При сравнительном исследовании СТЛ, ФЛ и рентгенолюминесценции суспензий и кристаллов ПАУ установлено, что электронное возбуждение ароматических углеводородов в диспергирующей фазе суспензий под действием ультразвука обусловлено: 1) столкновениями микрокристаллов, индуцируемых кавитационными ударными волнами, с их последующей электризацией; 2) разрядами и инжекцией в жидкость возникающих заряженных частиц, преимущественно низкоэнергетических электронов, которые возбуждают в ней молекулы ПАУ. Таким образом, последняя стадия сложного механизма возбуждения жидкофазной компоненты СТЛ, приводит к свечению ПАУ, аналогична их радиолюминесценции. – Обнаружено соногенерируемое свечение иона двухвалентного европия при ультразвуковой обработке суспензии, содержащей кристаллы EuBr2 и Tb2(SO4)3 в ТГФ в атмосфере аргона. Спектры обнаруженной СТЛ содержат максимумы при 448 нм (свечение Eu2+), 542 нм (свечение Tb3+), 587, 613 и 700 нм (свечение Eu3+). Присутствие Eu3+ свидетельствует об индуцированном кавитацией окислении ионов Eu2+ до Eu3+. Замена безводного Tb2(SO4)3 на кристаллогидрат Tb2(SO4)3∙8H2O полностью подавляет свечение Eu2+ и приводит к быстрому и полному окислению до Eu3+. Это факт однозначно указывает на роль воды как источника радикальных частиц (например, HO•, HOO•), генерируемых присонолизе H2O и ответственных за окисление Eu2+. – На основе проведенного комплексного исследования разработаны оптимальные условия проведения сонотриболиза углеводородов с регистрацией спектров СТЛ и идентификацией ароматических соединений в составе суспензий. Полученные результаты могут быть использованы для применений и разработки новых методов анализа нефтепродуктов. По материалам исследований, полученных при реализации проекта, опубликованы статьи в газете «Уфимские Ведомости» (№65 13 ноября 2025 г., https://vedomosti102.ru/articles/granty-na-sluzhbe-nauki/), а также в дайджесте новостей «Открывай с РНФ» (#2, 2025, стр. 69, www.rscf.ru/upload/iblock/c80/wpm5skhpgcr5ncwf6dwz92dutt9ucc13.pdf)