Печать
Просмотров: 7985

Научная работа

Обновлено

НАУЧНАЯ РАБОТА НА КАФЕДРЕ ЭЛЕКТРОХИМИИ

Malev

профессор В.В.Малев и профессор В.В.Кондратьев

Тематика научных работ, проводившихся в разное время на кафедре, изменялась, однако можно выделить следующие приоритетные направления, характерные для кафедры на протяжении длительных периодов:

  1. Изучение кинетики и механизма электродных процессов комплексов металлов. Основное внимание традиционно уделялось комплексам платиновых металлов и влиянию лигандов на механизм электродных реакций.
  2. Кинетика электроосаждения металлов. Работы по этой теме способствовали оптимизации некоторых технологических процессов, определению содержания отдельных компонентов в растворах гальванических ванн и решению других проблем прикладного характера.
  3. Изучение кинетики катодного выделения водорода с участием различных протондоноров.
  4. Исследование механизма и моделирование транспорта заряда в пленках электроактивных полимеров.

В соответствии с тематикой проводимых работ, в составе кафедры действуют две лаборатории. Это лаборатория кинетики электродных процессов (руководитель - профессор В.И. Кравцов) и лаборатория модифицированных электродов (руководитель - профессор В.В. Кондратьев).

 

 

ЛАБОРАТОРИЯ КИНЕТИКИ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Состав научной группы

Руководитель группы - профессор Валерий Ильич Кравцов

Сотрудники: доцент Тамара Григорьевна Никифорова; зав.учебной лаборатории Сафия Равилевна Балушкина, н.с. Сильва Викторовна Яковлева, аспирантка Оксана Андреевна Дацкевич, студенты.

Kravtsov

профессор В.И.Кравцов и доцент Т.Г.Никифорова

Balushk

зав.учебной лаборатории С.Р.Балушкина

Направления исследований

Изучаются кинетика и равновесия электродных реакций комплексов платиновых и других металлов с целью установления природы и последовательности электрохимических и химических стадий электродных реакций и их кинетических параметров (порядки по лигандам и комплексам, константы скорости реакций, коэффициенты переноса, коэффициенты диффузии, энергии активации отдельных стадий).

Исследования проводятся с использованием полярографических методов, метода вращающегося дискового электрода, импульсного гальваностатического и других нестационарных методов в растворах с переменными концентрациями реагирующих частиц и фоновых электролитов.

Устанавливается взаимосвязь между качеством получаемых электролитических осадков металлов и механизмом их электроосаждения. Разрабатываются электрохимические методики определения констант устойчивости комплексов металлов, констант скорости реакций замещения лигандов, изучается влияние строения двойного электрического слоя и процессов адсорбции на скорости электродных реакций.

В последние годы начаты исследования по созданию наноструктурированных катализаторов для топливных элементов на основе электрохимически осажденных металлов платиновой группы на различные углеродные и неуглеродные подложки. Определяется электрохимическая активность этих каталитических слоев в реакциях восстановления кислорода, окисления водорода и алифатических спиртов (метанол, этанол).

Новым направлением исследований является также изготовление и изучение ферментных электродов с целью разработки экспрессных биохимических методов определения цианотоксинов в природных водах. С помощью амперометрических измерений на электрохимических холиновых биосенсорах проводится изучение ферментативной активности сенсорных электродов и ингибирование их различными нейротоксинами.

Партнеры и гранты

Партнеры:  МГУ, Центр экологической безопасности РАН, СПбГУТ им. М.А. Бонч-Бруевича.

Работа лаборатории была поддержана грантами:

Грант РФФИ, проект № 00-03-3281-а «Изучение кинетики и механизма электровосстановления комплексов палладия и других металлов с аммиаком и органическими азотсодержащими лигандами при разных температурах».

Грант по программе "Развитие потенциала высшей школы" на 2005г., подпрограмма "Фундаментальные исследования", раздел "Университеты России", проект УР.05.01.311 «Кинетика и механизм электровосстановления комплексов палладия(II) и родия(III) с аминами, аминокислотами и другими лигандами».

Грант РФФИ, проект № 10-08-00895-а «Создание портативной биоаналитической системы для определения нейротоксинов на основе планарных электрохимических биосенсоров для целей экологического мониторинга».

 

Основные научные публикации

  1. V.I. Kravtsov, V.V. Kondratiev. Kinetics and mechanism of pyrophosphate metal complexes electroreduction. Electrochimica Acta. 1991. V. 36. P. 427.
  2. V.I. Kravtsov, T.G. Nikiforova, V.D. Ivanov, Ya.V. Russkikh. Kinetics of electroreduction of glycinate complexes of palladium(II) on dropping mercury electrode. Electrochimica Acta. 1997. V. 42. P. 887.
  3. Е.М. Несторович, В.И. Кравцов, В.В. Кондратьев, В.В. Малев. Кинетика и механизм электровосстановления кобальта(II) из оксалатных растворов на ртутном капающем электроде при избытке фонового электролита. Электрохимия. 1998. Т. 34. С. 1428.
  4. В.И. Кравцов. О механизме электроосаждения платины при восстановлении хлоридных комплексов платины. Электрохимия. 2000. Т. 36. С. 1365.
  5. В.И. Кравцов, Р.К. Астахова, Е.Г. Цвентарный, О.Ю. Куртова, Н.В. Пеганова. Влияние концентрации лигандов и строения двойного слоя на скорость электровосстановления аммиачных и гидроксоаммиачных комплексов двухзарядных ионов металлов. Электрохимия. 2002. Т. 38. С. 182.
  6. В.И. Кравцов, Р.К. Астахова, С.Р. Балушкина. Кинетика и механизм восстановления комплексов палладия(II) c этаноламином на ртутном капающем электроде. Электрохимия. 2002. Т. 38. С. 1357.
  7. Т.Г. Никифорова, О.А. Петрий. Влияние адатомов Cd и Pb на кинетику восстановления пероксидсульфат-ионов на платинированном платиновом электроде в кислых растворах. Электрохимия. 2005. Т. 41. С. 137.
  8. В.И. Кравцов, Т.Г. Никифорова. Потенциометрическое исследование кинетики и равновесия реакции образования глицинатно-хлоридных комплексов палладия(II) из двухглицинатных комплексов палладия(II) Электрохимия. 2008. Т. 44. С. 286.
  9. Т.Г. Соловьева, В.В. Малев, Т.Г. Никифорова. Исследование электроосаждения меди из кислых сульфатных и перхлоратных электролитов методами спектроскопии фарадеевского импеданса и кварцевого микробаланса. Электрохимия. 2008. Т. 44. С. 1388.
  10. Т.Г. Никифорова, Ю.В. Кабенева, О.А. Рунова. Палладиевые катализаторы на углеродных носителях для топливных элементов. Журнал прикладной химии. 2010. Т. 83. С. 950.

 

ЛАБОРАТОРИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

Состав научной группы

Руководитель группы - профессор Вениамин Владимирович Кондратьев.

Сотрудники: доценты Владимир Дмитриевич Иванов и Елена Геннадьевна Толстопятова, ст. преподаватель Олег Владиславович Левин, аспиранты Никита Павлович Обрезков и Татьяна Александровна Бабкова, студенты.

Kondr

профессор В.В.Кондратьев и доцент Е.Г.Толстопятова

Lena

доцент Е.Г.Толстопятова и аспирантка С.Н.Елисеева

Направления исследований

Исследования, проводимые лабораторией, направлены на изучение кинетики и механизма переноса заряда в пленках электроактивных полимеров, нанесенных на электронопроводящие подложки. Особое внимание уделяется независимому изучению потоков зарядкомпенсирующих ионов и растворителя методом электрохимических кварцевых микровесов. Целью исследований является установление закономерностей процессов переноса заряда в пленках редокс-полимеров и проводящих полимеров; теоретическое описание и моделирование указанных процессов.

Основными объектами исследования являются неорганические редокс-полимеры (гексацианоферраты переходных металлов) и органические проводящие полимеры (политиофенового и полианилинового ряда).

Проводимые в лаборатории исследования в последние годы направлены на разработку научно-технологических основ получения новых наноструктурированных материалов на основе проводящих полимеров с включениями наноразмерных частиц металлов и оксидов металлов. Разрабатываемые нанокомпозитные материалы перспективны для применения в целом ряде областей науки и техники, в частности, как энергоемкие электродные материалы для разработки новых энергозапасающих устройств (батареи, суперконденсаторы), как катализаторы важных электрохимических процессов в топливных элементах и сенсорах. Основное внимание уделяется разработке методов получения и характеристике электрохимических свойств наноструктурированных энергоемких и каталитически активных материалов. Работы по электронно-микроскопическому исследованию структуры композитов проводятся в сотрудничестве с Междисциплинарным Ресурсным Центром СПбГУ.

Электрохимические методы исследования включают циклическую вольтамперометрию, хроноамперометрию, спектроскопию электрохимического импеданса, электрохимическую кварцевую микрогравиметрию. Используемые приборы: потенциостат ПИ-50-1 с программатором ПР-8 (ЗИП, Белоруссия), электрохимические комплексы AUTOLAB PGSTAT30 (Eco Chemie, Нидерланды) с импедансной приставкой и PAR M378 Electrochemical Impedance System, M273 Potentiostat/ Galvanostat (EG&G, PARC, USA) с компьютерным управлением, комплекс с компьютерным управлением для микрогравиметрии QCM100 Quartz Crystal Microbalance Analog Controller + QCM25 Crystal Oscillator (Stanford Research Systems, США) + частотомер Metex MXC1600 (Корея).

Используемые неэлектрохимические методы исследования: ИК и электронная спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия. Используемые приборы: электронный сканирующий микроскоп Zeiss SUPRA 40VP (Carl Zeiss, Германия) и просвечивающий электронный микроскоп LIBRA 200 FE (Carl Zeiss, Германия), атомно-силовые микроскопы "Смена" и "NanoЕducator" (НТ-МДТ, Россия), спектофотометры Specord 40 и ИКС-22.

Партнеры и гранты

Партнеры: Институт аналитического приборостроения РАН, Центр экологической безопасности РАН, Бургундский Университет (г.Дижон, Франция).

Работа лаборатории поддержана грантами:

1. Исследование процессов инжекции носителей тока и связывания ионов водорода в полимерных пленках на основе различных ароматических аминов (РФФИ, 04-03-33018-а, 2004-2006гг) Руководитель проф. Малев В.В.

2. Исследование электронно-ионного транспорта в пленках проводящих полимеров методами кварцевой микрогравиметрии и спектроэлектрохимии (РФФИ, 05-03-33262-а, 2005-2007гг) Руководитель проф. Кондратьев В.В.

3. Сопряжение потоков заряженных и нейтральных частиц в пленках некомпозитных и металл-композитных проводящих полимеров (РФФИ, 07-03-00662-а, 2007-2009гг) Руководитель проф. Малев В.В.

4. Высокоэффективные электролюминесцентные материалы на основе нового класса наноразмерных супрамолекулярных комплексов переходных металлов: разработка методов синтеза, исследование фотофизических характеристик и направленная оптимизация электролюминесцентных свойств (РФФИ, 09-03-12309-офи_м, 2009-2010гг). Руководитель проф. Туник С.П.

5. «Синтез и электрохимические свойства нанокомпозитных металл-полимерных материалов на основе поли-3,4-этилендиокситиофена: роль размерных эффектов и степени загрузки наночастиц металлов» (РФФИ, 10-03-00793-а, 2010-2012гг). Руководитель проф. Кондратьев В.В.

 

На основе проводимых исследований нами разработан электросорбционный фильтр для извлечения ионов благородных металлов из обедненных технологических растворов, промывных вод гальванических производств, содержащих золото, серебро, палладий и другие металлы. Получен Патент РФ № 83242  «Устройство для извлечения благородных металлов из водных растворов» 2009 г.

Основные научные публикации

1. V. Malev, V. Kourdakova, V.Kondratiev, V.Zigel Indium hexacyanoferrate films, voltammetric and impedance characterization. // Solid State Ionics 2004. V. 169. P. 95.

2. O. Levin, V. Kondratiev, V. Malev Charge transfer processes at poly-o-phenylenediamine and poly-o-aminophenol films. // Electrochimica Acta. 2005. V.50. P. 1573-1585.

3. E.G. Tolstopyatova, S.N. Sazonova, V.V. Malev, V.V. Kondratiev Electrochemical impedance spectroscopy of poly(3-methylthiophene) and poly(3-octylthiophene) film electrodes // Electrochimica Acta. 2005. V.50. P.1565-1571.

4. Малев В.В., Кондратьев В.В. Процессы переноса заряда в пленках проводящих полимеров. // Успехи химии. 2006. Т.75. С.166.

5. Левин О.В., Кондратьев В.В., Малев В.В. Использование вращающегося дискового электрода для оценки пористости пленок проводящих полимеров. // Электрохимия. 2008. Т.44. №1. С.1-6.

6. В.В. Кондратьев, С.Н. Елисеева, Н.А. Погуляйченко, Е.Г. Толстопятова, Д.В. Жужельский, В.Н. Спиридонов Электрооптические свойства электрохромных покрытий на основе поли-3,4-этилендиокситиофена и полианилина в полимерных электролитах. //Вестник СПбГУ Сер.4. 2009. Вып.3. С. 88-96.

7. Елисеева С.Н., Малев В.В., Кондратьев В.В. Исследование электрохимических свойств композитных пленок на основе поли(3,4-этилендиокситиофена) с включениями металлического палладия. // Электрохимия. 2009. Т.45. № 9. С.1-7.

8. Елисеева С.Н., Бабкова Т.А., Кондратьев В.В. Массоперенос ионов и растворителя при протекании редокс-процессов в пленках - поли-3,4-этилендиокситиофена. // Электрохимия 2009. Т. 45. № 3. С. 161-169.

9. Толстопятова Е.Г., Погуляйченко Н.А., Елисеева С.Н., Кондратьев В.В. Спектроэлектрохимическое исследование пленок поли-3,4-этилендиокситиофена в присутствии разных фоновых электролитов // Электрохимия 2009. Т. 45. №3. С. 270-281.

10. Н.А. Погуляйченко, Co Хуэй, В.В. Малев, В.В. Кондратьев Неэлектролитическое осаждение золота в пленки поли-3,4-этилендиокситиофена // Электрохимия. 2009. Т. 45. №10. С.1267-1274.