Лаборатория межфазных границ и катализа | 2017 ИФХЭ РАН

Лаборатория межфазных границ и катализа

Andreev V.N.

.
Заведующий лабораторией

доктор химических наук
АНДРЕЕВ Владимир Николаевич

Тел.: +7(495) 952-46-97
E-mail:
vandr@phyche.ac.ru

Основные направления исследований

  • электрохимия, спектроэлектрохимия и фотоэлектрохимия электроактивных полимеров;
  • поверхностные и электрокаталитические явления на твердых электродах, модифицированных полимерами, органическими комплексами и наноразмерными частицами каталитически активных металлов;
  • структура двойного электрического слоя и кинетика электродных процессов на атомногладких обновляющихся электродах;
  • электрохимия полупроводников и модифицированных электродов, спектроскопия электрохимического импеданса, фотоимпеданса и термоимпеданса, фотоэлектрохимия, микроэлектродная техника в электрохимии.

Научные достижения разных лет

  • Сформулированы основные представления о структуре двойного электрического слоя на границе раздела твердое тело – раствор, твердое тело – газ.
  • Изучены образование и свойства оксидных слоев на металлах.
  • Установлены основные закономерности процессов адсорбции и превращения органических веществ на металлах платиновой группы.
  • Описана кинетика электрохимических превращений органических веществ в адсорбционных слоях на ртутном и амальгамном электродах.
  • Развита квантово-механическая теория фотоэлектронной эмиссии на межфазной границе металл–раствор.
  • Определены основные характеристики плотной и диффузной частей двойного электрического слоя и потенциалы нулевого заряда различных металлов.
  • Разработана серия экспериментальных комплексов, позволяющих применять одновременно несколько физико-химических методов: радиоизотопные и электрохимические, электрохимические и спектральные, импедансные и фотоэлектрохимические.
  • Сформулированы общие закономерности функционирования систем металлический электрод/электроактивный полимер/раствор. Показано, что определяющую роль играет распределение скачков потенциала на межфазных границах таких систем.
  • Предложена модель для заторможенных процессов, протекающих при редокс-превращениях электронпроводящих полимеров. Экспериментально установлено существование в них двух видов заторможенного заряда и определены особенности извлечения этого заряда из композиций на основе электронпроводящих полимеров.
  • Изучены методы модификации электронпроводящих полимеров (введение заместителей в молекулу прекурсора, сополимеризация, получение полислойных композиций, образование композиций электронпроводящий полимер — ионпроводящий полимер), позволяющих получать электроактивные полимерные системы с широким набором физико-химических свойств. При комплексном использовании радиоизотопных, электрохимических и спектральных методов установлен механизм образования композитных полимерных материалов на основе полианилина в нанометровых каналах ионообменных мембран на поверхности электрода и в свободном состоянии.
  • Разработана и изучена серия новых атомно- гладких электродов, позволяющих получать прецизионную информацию о структуре двойного электрического слоя. На основании полученных данных разработан подход, позволяющий оценивать вклады в специфику взаимодействия различных металлов с растворителем, обусловленные как донорно-акцепторным взаимодействием, так и неодинаковым выходом электронной плотности металлов за пределы ионных остовов.
  • Предложены новые критерии лиофильности металлов. Введено уточнение в современную формулировку решения «проблемы Вольта».
  • Методом спектроскопии электрохимического импеданса обнаружены неизвестные ранее нелинейные и размерные эффекты в диффузионной кинетике. Они проявляются в условиях естественной конвекции, когда толщина диффузионного слоя зависит от перенапряжения и геометрических размеров электрода. Нелинейные эффекты приводят к изменению структуры частотного спектра диффузионного импеданса, что нашло экспериментальное подтверждение и теоретическое обоснование.
  • Мембранно-электродные блоки для низкотемпературного (до 80 оС) водородо-воздушного топливного элемента с  использованием наноразмерных  катодных катализаторов PtM1/C и Pt1M2/C (M = Cо, Ni, Cr)
  • Водородно-воздушный топливный элемент на основе катализаторов, не содержащих платину
  • Мембранно-электродные блоки для щелочных этанольно-воздушных топливных элементов


Историческая справка

Лаборатория была основана в 1958 году по личной инициативе академика А.Н. Фрумкина, который и руководил ею с 1958 году по 1976 год.

С 1976 по 1999 год заведующим лабораторией являлся академик В.Е. Казаринов.

С 1999 года заведующим лабораторией является доктор химических наук В.Н. Андреев.

Публикации

Наиболее значимые публикации в разные годы и за последнее время:

  • Фрумкин А.Н. Потенциалы нулевого заряда. М: Наука, 1979. 260с.
  • Двойной слой и электродная кинетика / Отв. Ред. В.Е.Казаринов. М.: Наука, 1981. 376с.
  • Kazarinov V.E., Andreev V.N. Tracer methods in electrochemical studies // Comprehensive treatise of electrochemistry / Ed. J.O’M. Bockris et al. N.Y.: L.: Plenum press, 1984. Vol.9. P. 393-443.
  • Подловченко Б.И., Андреев В.Н. Электрокатализ на модифицированных электродах // Успехи Химии. 2002. Т. 71. С. 950.
  • Ninel М. Alpatova, Lev L Krishtalik, Yuri V. Pleskov // Electrochemistry of Solvated Electrons. Topics in Current Chemistry. Vol. 138. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 1987, P. l49-219.
  • Казаринов В.Е., Писаревская Е.Ю., Овсянникова Е.В., Леви М.Д., Алпатова Н.М. Влияние природы и степени допирования электроактивного полимерного электрода на кинетику электрохимических реакций на границе полимер/раствор // Электрохимия, 1995. Т.31. С. 953-961.
  • N.M. Alpatova, E.V. Ovsiannikova, M.Yu. Grosheva, V.V. Topolev, S. Kirchmeyer, F. Jonas, V.M. Bazhenov, V.A, Nikanorov // Electrochemical synthesis of polylayer compositions from precursors of the thiophene series. // Synth. Met. 2003. Vol. 138. P. 507-512.
  • Алпатова Н.М., Ротенберг 3.A., Овсянникова Е.В., Тополев В.В., Грошева М.Ю., Кирхмайер С., Ионас Ф. // Исследование гетерогенности поли(3,4-этилендиокситиофена) методом дифференциальной циклической волътабсорптометрии. // Электрохимия. 2004. Т. 40. С. 1059-1065.
  • Yu.Ya. Gurevich, Yu.V. Pleskov, Z.A. Rotenberg. Photoelectrochemistry 1980, Plenum Publishing Corporation, New York.
  • Emets V.V., Damaskin B.B. The structure of the electrical double layer on a liquid Pb-Ga alloy in aqueous, propylene carbonate and formamide solutions of electrolytes. //J. Electroanal. Chem. V.528. 2002. P.57.

За последние 5 лет сотрудниками лаборатории опубликовано более 100 работ.

Сотрудничество

Лаборатория активно поддерживает научное сотрудничество с другими организациями в России и за рубежом: Кубанский ГУ, г. Краснодар; фирма «Пластполимер», г. Санкт-Петербург – по теме «Электрохимия и физическая химия электроактивных полимеров»; Германия, фирмы Байер и Штарк – по теме «Электрохимия электронпроводящего полимера – поли(3,4-этилендиокситиофена)».

Сотрудники лаборатории принимают активное участие в различных международных конференциях, пропагандируют результаты своих исследований; за последние 5 лет ими сделано более 60 докладов на конференциях, в том числе:

  • VII Международный Фрумкинский симпозиум «Фундаментальная электрохимия и электрохимическая технология», Москва, 2000 г.
  • Международная конференция «Спектроэлектрохимия проводящих полимеров», Москва, 2002г.
  • Международная конференция «Электрокатализ в электрохимической энергетике» (памяти академика В.Е. Казаринова), Москва, 2003г.
  • 53-е совещание МЭО, 2002г., Германия, Дюссельдорф.
  • 55-е совещание МЭО 2004г., Греция, Салоники;
  • 3-я Балтийская конференция – 2003г., Польша, Гданьск.

Премии

Сотрудники регулярно выигрывают гранты РФФИ и INTAS. Ими получены награды и премии:

  • Главная премия МАИК НАУКА за лучшую серию публикаций в области химии, 1998г. (Емец В. В., Багоцкая И.А., Казаринов В.Е., Дамаскин Б.Б.)
  • 1-ая премия за лучшую фундаментальную работу в Институте электрохимии, 2001г., Емец В.В., Багоцкая И.А., Дамаскин Б.Б.

Ведущие сотрудники

  • Доктор химических наук Алпатова Н.М. – специалист в области электрохимии и физической химии сольватированных электронов и электроактивных полимеров.
  • Доктор химических наук, профессор Ротенберг З.А. – заслуженный деятель науки РФ, автор научного открытия (№ 139), специалист в области фотоэлектрохимии и импедансной спектроскопии.
  • Доктор химических наук Андреев В.Н. – специалист в области использования радиоизотопов в электрохимических исследованиях.
  • Доктор химических наук Емец В.В. – специалист в области электрохимии атомногладких электродов.
  • Доктор химических наук, профессор Тарасевич М.Р. –  специалист в области электрокатализа и топливных элементов.
.

045.

Заслуженный деятель науки и техники, профессор, доктор химических наук Захар Аронович Ротенберг и созданная им комплексная установка для импедансных и фотоэлектрохимических измерений.


 
 
shadow shadow
Яндекс.Метрика