Способы формирования полимерного слоя на поверхности углеродного материала для изучения реакции электрохимического выделения водорода

Проект Министерства образования и науки Республики Казахстан
ИРН: AP09563184

Актуальность проекта: Кроме углеродных материалов, для улучшения проводимости, активности и стабильности катализаторов в качестве подложки электрокатализаторов изучены проводящие полимеры (полианилин, полифенол, полипиррол). Среди них полианилин (ПАНИ) в качестве носителей для металлических катализаторов имеет несколько преимуществ, включая высокую гибкость и контролируемую морфологию. Проводящий ПАНИ благоприятно влияет на РВВ из-за его достаточного количества протонированных центров. Недостатки ПАНИ как раз могут компенсировать пористые углеродные материалы, обладающие большой площадью поверхности, хорошей химической стабильностью и простотой обработки. Композиты ПАНИ/УМ широко исследовались в качестве электродных материалов для суперконденсаторов, батарей и топливных элементов, о чем свидетельствует огромное количество научных статей. Но практически нет работ, где на данных композитах изучали реакцию электрохимического выделения водорода. Поэтому вопрос изучения композитов ПАНИ/УМ по отношению к РВВ остается актуальным.

Цель проекта - сформировать полимерный слой на поверхности углеродного материала и изучить их электрокаталитические характеристики на примере реакции выделения водорода.

Задачи проекта:

– синтез пористых углеродных материалов с целью улучшения практических свойств природного углеродного сырья;

– провести химическую окислительную in situ полимеризацию анилина на поверхности углеродного материала;

– провести электрохимическую полимеризацию анилина на поверхности углеродного материала;

– изучить физико-химические и электрокаталитические характеристики полученных композитов ПАНИ/УМ на примере реакции выделения водорода.

Ожидаемые результаты

• будут синтезированы углеродные пористые материалы на основе отечественного минерального (шунгит) и растительного сырья (абрикосовые косточки, скорлупа грецкого ореха и др.);

• будет проведена химическая окислительная in situ полимеризация анилина на поверхности углеродного материала;

• будет проведена электрохимическая полимеризация анилина на поверхности углеродного материала;

Достигнутые результаты

Из шунгитовых флотоконцентратов были получены углеродные материалы с разным содержанием углерода. Путем карбонизации и парогазовой активации из материала с высоким содержанием углерода был получен пористый материал. Полученные углеродные материалы были изучены на реакцию выделения водорода в качестве носителя катализатора. Материал УМ/4 показал лучшие характеристики, наклон Тафеля которого составил 128,82 мВ/дек, а плотность тока обмена 30,30 × 10-5.

Были проведены процессы химической окислительной и электрохимической полимеризации. Было выявлено, что при низкой температуре полимеризация проходит лучше, что подтверждают рамановские спектры.

Была изучена реакция выделения водорода на композитах ПАНИ/УМ. Самый низкий наклон Тафеля составил 147 мВ/дек, который соотвествует композиту 3/ПАНИ/УМ. Реакция выделения водорода на композитах протекает по механизму Вольмера-Гейровского с лимитирующей стадией Вольмера. При изучении электрохимическорй импедансной спектроскопией самое низкое сопротивление переноса заряда отмечалось у композита 4/ПАНИ/УМ.

• будут изучены физико-химические и электрокаталитические характеристики композитов ПАНИ/УМ на примере реакции выделения водорода.

Потенциальным пользователям проекта:

Если Вы заинтересованы в тематике данного проекта обращайтесь к руководителю проекта Атчабаровой Ажар Айдаровне по электронному адресу: azhar.atchabarova@mail.ru. Мы непрерывно ищем сотрудничество в данной области исследования.