научный журнал по химии Электрохимия ISSN: 0424-8570

БАО Ш.-Ю., ВЕЙ Х., ЙИ Ч.-Ч., КАЙ Ч.-Ю., ЛЮ Ж.-Й., ЧАЙ Х., ЯНГ Ф. — 2015 г.

Описан новый композит из взаимопроникающего трехмерного (3D) макропористого аэрогеля графена, “упакованного” в MnO2, для возможного использования в суперконденсаторах. Создан макропористый аэрогель графена, обогащенный взаимопроникающими макропорами и обладающий высокой “собственной” проводимостью, обусловленной графеном. Применение аэрогеля графена в качестве подложки в комбинации с MnO2 обеспечивает одновременно высокую электронную проводимость и эффективный ионный транспорт. Композит из макропористого аэрогеля графена и MnO2 имеет удельную емкость 200 Ф г-1. Поэтому макропористые 3D-материалы “аэрогель графена/MnO2” с иерархической структурой весьма перспективны для применения в суперконденсаторах. Эту стратегию можно применять также к другим материалам, с целью усовершенствовать суперконденсаторы.

ВОЛГИН В.М., ДАВЫДОВ А.Д., ПЛЕСКОВ Ю.В. — 2015 г.

ВОРОТЫНЦЕВ М.А., ГРИБКОВА О.Л., ДАВЫДОВ А.Д., НЕКРАСОВ А.А., ПЛЕСКОВ Ю.В., СКУНДИН А.М. — 2015 г.

КИРИК С.Д., КРАВЧЕНКО Т.А., ПАРФЕНОВ В.А., ПОНОМАРЕНКО И.В., СОЛЯНИКОВА А.С., ЧАЙКА М.Ю. — 2015 г.

Методом темплатного синтеза получены мезоструктурированные углеродные материалы для электродов электрохимических конденсаторов. С целью повышения емкостных характеристик проведена химическая активация путем травления поверхности в расплаве KOH и NaOH. Структура материалов исследована методами рентгеновской дифракции и газовой адсорбции. Электрохимические характеристики исследованы в составе электродов электрохимических конденсаторов с водным и неводным электролитом методом спектроскопии импеданса. Установлено, что химическая активация приводит к увеличению удельной площади поверхности углерода примерно в 2 раза (до 1700 м2/г), к уменьшению количества мезоструктурированной фазы и разориентации углеродных стержней в пространстве. При этом зафиксировано, что удельная емкость мезопористого углеродного материала увеличивается приблизительно от 90 до 160 Ф/г. Увеличение концентрации щелочи приводит к росту удельной поверхности образцов и удельной емкости в водном и неводном электролите, что коррелирует с изменением соотношения микропор к мезопорам в углеродной матрице в пользу микропор. Показано, что от природы гидроксида металла зависят структурные параметры активированных углеродных материалов, которые определяют характер связи удельной емкости и величины поляризующего тока.

ДИКУСАР А.И. — 2015 г.

АНДРЮХИНА Е.Ю., СУРАНОВА М.А., ШПИГУН Л.К. — 2015 г.

Методом циклической вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала выполнено исследование анодного поведения природных пуриновых алкалоидов, относящихся к группе N-метилпроизводных ксантина, на углеситалловом электроде в водных растворах разбавленных кислот. Рассмотрены условия и обсужден механизм необратимого электроокисления этих веществ в кислой среде. Показаны возможности регистрации четких пиков окисления изученных алкалоидов на фоне аскорбиновой кислоты и парацетамола – электрохимически активных веществ, нередко сопутствующих им в составе лекарственных препаратов. Приведены результаты определения теофиллина и кофеина в некоторых готовых лекарственных формах.

ТОЛМАЧЕВ Ю.В. — 2015 г.

Описан топливный элемент с полимерным электролитом и сетчатыми Pt-электродами, в котором окислителем служит кислый бромат лития, а восстановителем – щелочной борогидрид натрия. Эта система демонстрирует одновременно высокую плотность энергии (свыше 1000 А ч/л и 660 А ч/кг в пересчете на растворы в резервуарах) и высокую плотность мощности (0.5 Вт/см2 при 60°С). Обсуждается также регенеративный топливный элемент, в котором восстановителем является водород.

ВАН С.Л., ЖАН Ж.Я., ПЕН О., ЯН Л. — 2015 г.

Исследовано влияние ацетонитрила на электрохимические эксплуатационные характеристики LiFePO4/Li-аккумулятора с LiPF6-электролитом. Показано, что при добавлении к электролиту 1 вес. % ацетонитрила емкость аккумулятора повышается. Анализ поверхности катода аккумулятора методами рентгеновской дифракции и ИК-спектроскопи с преобразованием Фурье показал, что во всех электролитах с содержанием ацетонитрила 0, 1 и 5 вес. % катод окисляется с образованием на его поверхности Li2CO3, LiF и ROCO2Li. В электролите с содержанием ацетонитрила 5 вес. % на поверхности катода образуется Li(ацетонитрил)4PF6, что снижает емкость аккумулятора.

БОХОНОВ Б.Б., ИСКАКОВА А.A., УВАРОВ Н.Ф. — 2015 г.

Исследована проводимость нитрата рубидия, допированного примесью нитрата бария с целью введения в решетку нитрата рубидия катионных вакансий. Показано, что проводимость фазы RbNO3-II растет пропорционально концентрации примеси, что указывает на образование твердых растворов и увеличение концентрации катионных вакансий. Растворимость нитрата бария фазах RbNO3-III и IV низка, поэтому проводимость этих фаз практически не зависит от содержания примеси. Незначительный рост проводимости фазы IV в образце, содержащем наиболее высокую концентрацию нитрата бария (1 мол. %), по-видимому, обусловлен эффектом влияния гетерогенной добавки Ba(NO3)2.

ВАН Ж.-М., ДЕН Ж.-К., ЖАН Х.-Г., ЖОУ Х.-Й., ЛИУ Ф. — 2015 г.

Исследовано влияние магнитной термообработки на микроструктуру мембран из сплава Nb49Ni25Ti26 и их проницаемость для водорода. Фазовый состав и микроструктура мембран были охарактеризованы методами рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии. Коэффициенты диффузии водорода в мембранах из сплава измерены в системе двойных ячеек по методу Деванатхана–Стахурского. Полученные результаты показали, что после магнитной термообработки сплавы по-прежнему сохраняют двухфазную структуру и после обработки под углами 0° и 90° состоят, соответственно, из первичной фазы объемно-центрированного твердого раствора Nb (Ni, Ti) и эвтектической фазы (объемно-центрированный Nb (Ni, Ti) + 2-NiTi), а коэффициент диффузии водорода в них возрастает. Максимальный коэффициент диффузии водорода (6.4 ? 10-9 H2 м2) получен после магнитной термообработки под углом 0° (направление магнитного поля параллельно поверхности мембраны). Здесь рост коэффициента диффузии водорода, возможно, связан с ориентацией зерен и образованием меньших по размеру областей фазы твердого раствора с большей удельной площадью. Эти результаты говорят о том, что разумная магнитная термообработка улучшает проницаемость для водорода мембран из сплава Nb49Ni25Ti26.

БОГДАНОВИЧ Н.М., БРОНИН Д.И., КОЛЬЧУГИН А.А., ПИКАЛОВА Е.Ю. — 2015 г.

Настоящая работа выполнена в целях разработки электрохимически активных катодов, обладающих низким слоевым сопротивлением, для применения в среднетемпературных твердооксидных топливных элементах в контакте с твердыми электролитами на основе CeO2. В качестве материала функционального катодного слоя был выбран смешанный проводник La1.7Ca0.3NiO4+ , имеющий слоистую перовскитоподобную структуру и характеризующийся хорошей совместимостью по температурному коэффициенту линейного расширения с данными электролитами. В качестве коллекторного слоя использовали никелато-феррит лантана LaNi0.6Fe0.4O3, обладающий высокой электронной проводимостью и близкий по ТКЛР к материалу функционального слоя. Изучены особенности спекания, электрические и электрохимические характеристики таких катодов в зависимости от количества CuO, введенного в функциональный слой.

АНАНЧЕНКО Б.А., КАЛИНИНА Л.А., МИХАЙЛИЧЕНКО Т.В., МЯКИШЕВ А.О., ПЕНТИН М.А., УШАКОВА Ю.Н. — 2015 г.

С привлечением керамического и химического методов подготовки оксидных прекурсоров получены твердые растворы (ТР) на основе CaYb2S4 (структурный тип Yb3S4) и ТР на основе BaSm2S4 (структурный тип CaFe2O4). Образцы аттестованы методами РФА и электронной микроскопии. Исследованы электропроводность и термическая устойчивость образцов. Методом Хебба–Вагнера определены электронные числа переноса.

ГРИВАНИ З., КАЗЕМИ М.С. — 2015 г.

Методом кондуктометрии исследовано влияние бинарного раствора ацетонитрил–диметилсульфоксид на реакцию комплексообразования между катионами Fe2+, Cu2+ и Zn2+ и лигандами 4,4,4,4-(порфин-5,10,15,20-тетраил)тетракис (бензойной кислотой)) и краун-эфиром 15-краун-15 при различных температурах. Константа устойчивости комплексов получена методом фитинга данных о молярной проводимости с использованием компьютерной программы GENPLOT. Во всех случаях была получена стехиометрия комплексов 1 : 1 [M : L]. Результаты показывают, что константы устойчивости комплексов 4,4,4,4-(порфин-5,10,15,20-тетраил)тетракис (бензойной кислоты)) с Cu2+ и Zn2+ и 15-краун-5 с Cu2+ и Zn2+ в чистых органических растворителях располагаются в следующем порядке: ацетонитрил > диметилсульфоксид. Наблюдалась нелинейная зависимость изменений констант устойчивости комплексов от состава бинарного раствора ацетонитрила и диметилсульфоксида. Порядок селективности лиганда 15-краун-5 с вышеперечисленными катионами в смесях ацетонитрила и диметилсульфоксида (мол. % ацетонитрила = 25, 50 и 75) таков: Fe2+> Cu2+> Zn2+, а лиганда 4,4,4,4-(порфин-5,10,15,20-тетраил)тетракис (бензойной кислоты)) в бинарных растворах ацетонитрила и диметилсульфоксида (мол. % ацетонитрила = 50 и 75) следующий: Fe2+ > Zn2+ > Cu2+. Значения термодинамических параметров ( H и S ) образования комплексов были получены из температурной зависимости констант устойчивости комплексов с использованием графиков Вант-Гоффа. Полученные результаты демонстрируют немонотонное соотношение между этими термодинамическими величинами и составом раствора.

ВАН Ж., ДЕН Ж., ЖИ З., ЖОУ Х., ЯО К. — 2015 г.

Сплав La0.8Mg0.2Ni3.2Co0.3Mn0.1Al0.2 обрабатывали травильными растворами, содержащими HF и KF, и растворами для электроосаждения Ni различных концентраций. Подробно исследованы структура поверхности и электрохимические свойства необработанных и обработанных образцов сплава для хранения водорода. Показано, что после фторирования с поверхности сплава удаляется пленка оксидов, а после химического никелирования поверхность порошков сплава становится гладкой. После поверхностной обработки максимальная разрядная емкость таких электродов из сплава возросла с 359.5 (М1) до 370.1 (М5) мА ч г-1; несколько улучшилась и циклируемость. При плотности тока разряда 900 мА г-1 способность разряжаться большими токами увеличилась с 38.3 (М1) до 77.0% (М5), причем электрод М5 все еще сохранял 55.9% емкости при плотности тока разряда 1500 мА г-1. К тому же после поверхностной обработки увеличились плотность тока обмена I0 и коэффициент диффузии водорода D.

АНДРЕЕВА М.А., ДОЛГОПОЛОВ С.В., КОНОНЕНКО Н.А., КОРШИКОВА Ю.С., ЛОЗА Н.В. — 2015 г.

Показана возможность получения в условиях внешнего электрического поля композитных мембран на основе МФ-4СК и полианилина с анизотропной структурой и асимметричными вольт-амперными характеристиками. Изучено поляризационное поведение полученных композитных мембран и установлено, что с увеличением плотности тока во время синтеза полианилина их проводимость снижается, усиливается гистерезис на циклической вольт-амперной кривой, увеличивается асимметрия параметров вольт-амперной характеристики, а также наблюдается появление псевдопредельного тока, связанное с возникновением внутренней биполярной границы.

КОРОНА Д.В., НЕЙМАН А.Я., ПАРТИН Г.С., ПЕСТЕРЕВА Н.Н. — 2015 г.

Твердофазным синтезом получены композиты {(100 x)CaWO4 xV2O5}, {(100 x)LaVO4 xV2O5}. Керамические образцы охарактеризованы методом РФА, системы содержат 2 фазы и являются эвтектическими. Получены температурные зависимости общей электропроводности композитов. Концентрационная зависимость проводимости композитов {(100 x)CaWO4 xV2O5} интересна тем, что скачок проводимости достигает 5 порядков относительно чистого CaWO4. В интервале 0 < x < 1 мол. % близка к чисто ионной, что было определено методом ЭДС и по характеру зависимости (PO2). Для системы {(100 x)LaVO4 xV2O5} при 1–5 мол. % V2O5 наблюдалось увеличение проводимости на 2 порядка, доминирование ионной составляющей проводимости обнаружено для композита с добавкой 1 мол. % V2O5.

ДОБРОВОЛЬСКИЙ Ю.А., КАЮМОВ Р.Р., САНГИНОВ Е.А., УКШЕ А.Е., ШМЫГЛЕВА Л.В. — 2015 г.

Исследовано поведение каликс(4)арен-пара-сульфокислоты при изменении температуры и влажности окружающей среды. Для исследуемого каликсарена наблюдается как минимум два стабильных гидрата: тетра- и октагидрат. Количество молекул воды в кристаллогидрате исследуемой кислоты подтверждено данными синхронного термического анализа, видом ИК-спектров и дифрактограмм. При этом изменение состава гидрата с n = 4 до n = 20 слабо влияет на проводимость, а в области фазовых переходов между гидратами наблюдается скачкообразное изменение энергии активации проводимости.

ВАН Ж.-М., ДЕН Й.-К., ЛВ П. — 2015 г.

Проведена серия экспериментов с целью исследовать влияние температуры на поведение электрода из сплава La0.7Mg0.3(NiMnCo)3.5 в литом состоянии. Методы рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии показали, что сплав La0.7Mg0.3(NiMnCo)3.5 содержит фазы LaNi5 и La2Ni7. Кривые активации показывают, что электрод из сплава La0.7Mg0.3(NiMnCo)3.5 в литом состоянии может быть активирован трижды и что его максимальная емкость при 273 К составляет 358.74 мА ч/г. С ростом температуры циклируемость сплавного электрода явно ухудшается. Процент сохранения емкости при изменении температуры от 238 до 303 K уменьшается с 96.14 до 63.53%. Было также показано, что у электрода из сплава La0.7Mg0.3(NiMnCo)3.5 в литом состоянии саморазряд минимален при 238 K, а наивысшая способность работать при высоких скоростях заряда–разряда наблюдается при 273 K.

АКБЕРОВА Э.М., ВАСИЛЬЕВА В.И., ДЕМИНА О.А., КОНОНЕНКО Н.А., МАЛЫХИН М.Д. — 2015 г.

Изучено влияние температурного воздействия в нейтральной, щелочной и кислой средах на электропроводность, диффузионную проницаемость и структуру сульфокатионитовой мембраны МК-40. На основе экспериментально полученных концентрационных зависимостей электропроводности мембраны в рамках расширенной трехпроводной модели проводимости выполнены расчеты долей тока, протекающего через различные проводящие каналы мембраны, а также структурных параметров, характеризующих объемные доли проводящих фаз и их взаимную ориентацию по отношению к протекающему электрическому току. Установлено, что температурное воздействие приводит к изменению механизма протекания тока в мембране вследствие реорганизации структуры транспортных каналов, сопровождающейся существенным возрастанием влагосодержания за счет увеличения макропористости полимера. Информация об изменении структуры транспортных каналов в мембране после термохимического воздействия, полученная на основе анализа модельных параметров, подтверждена данными независимых исследований ее диффузионной проницаемости, а также морфологии поверхности и среза набухших образцов методом растровой электронной микроскопии.

БУРШИКОВА В., ГАРТМАНОВА М., МАНСИЛЛА К., НАВРАТИЛ В. — 2015 г.

Настоящее исследование поликристаллических тонких пленок CeO2 + хSm2O3 (х = 0, 10.9–15.9 мол. %), приготовленных с помощью методов физического осаждения из паров с применением электронного луча и осаждения с помощью ионного луча, посвящено влиянию условий осаждения (состава х, температуры осаждения Tdep и бомбардировки ионами Ar+, а также структуры и микроструктуры) на (микро)твердость Н, с использованием в качестве параметра дифференциальной твердости Нdif. Как и в наших предшествующих статьях, это исследование проведено с использованием метода вдавливания, чувствительного к глубине. Основное внимание было обращено на зависимость отклика системы пленка/подложка от глубины вдавливания, начиная от поверхности пленки и вплоть до границы раздела пленка-подложка. Показано, что критическая глубина вдавливания, на которой влияние подложки пренебрежимо мало, наблюдается на некоторых пленках CeO2, легированных Sm2O3, так же как и на нелегированных пленках CeO2, осажденных при Tdep = 200°C как в отсутствие ионного луча, так и с применением метода осаждения с помощью ионного луча. Кроме того, на некоторых пленках с хорошей воспроизводимостью наблюдается волнистый характер дифференциальной кривой, вызванный неоднородностями пленки. Доказано, что метод измерения дифференциальной твердости применим для определения критической глубины вдавливания, а также для изучения “микроструктурного” отклика тонких пленок от поверхности пленки вплоть до границы раздела пленка/подложка. Описаны и обсуждаются результаты данного исследования.