Научное направление: Электрохимия
Руководитель лаборатории: доктор химических наук АНДРЕЕВ Владимир Николаевич
Адрес: Ленинский проспект, д.31, корп.4, Москва, 119071
Телефон: +7(495) 952-46-97
Мобильный: +7(495) 952-25-23
Научные направления исследований лаборатории
Заслуженный деятель науки и техники, профессор, доктор химических наук Захар Аронович Ротенберг и созданная им комплексная установка для импедансных и фотоэлектрохимических измерений• 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.
Историческая справка
Лаборатория была основана в 1958 году по личной инициативе академика А.Н. Фрумкина, который и руководил ею с 1958 года 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.
Ведущие сотрудники
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.
Основные результаты исследований
• 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.
Публикации
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, 2002 г.
• Международная конференция «Электрокатализ в электрохимической энергетике» (памяти академика В.Е. Казаринова), 2003 г., Москва,
• 53-е совещание МЭО, 2002 г., Германия, Дюссельдорф.
• 55-е совещание МЭО 2004 г., Греция, Салоники.
• 3-я Балтийская конференция - 2003 г., 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, 1998 г. Емец В. В., Багоцкая И.А., Казаринов В.Е., Дамаскин Б.Б.
• 1-ая премия за лучшую фундаментальную работу в Институте электрохимии, 2001 г. Емец В.В., Багоцкая И.А., Дамаскин Б.Б.