16
Download
1 / 17

? ??????? ????????????? ??????? ????????????: ???????? ?????????? ? ???????????. - PowerPoint PPT Presentation


  • 110 Views
  • Uploaded on

16 апреля 2013 г. О научных исследованиях кафедры электрохимии: недавние результаты и перспективы. В. В. Малев. Идеализированная схема системы: подложка/пленка/раствор, моделирующей модифицированный электрод.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '? ??????? ????????????? ??????? ????????????: ???????? ?????????? ? ???????????.' - nasim-alvarez


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
6432398

16 апреля 2013 г.

О научных исследованиях кафедры электрохимии: недавние результаты и перспективы.

В. В. Малев


6432398
Идеализированная схема системы: подложка/пленка/раствор, моделирующей модифицированный электрод

  • Темные кружки – восстановленная форма фрагментов пленки, светлые – окисленная форма; в средней части рисунка изображены начальное и конечное состояния акта переноса электрона е; вертикальными пунктирными линиями с переменным индексом i =1, 2,…, M обозначены плоскости центров зарядов фрагментов пленки с координационным числом решетки, равным 6.


6432398
Гранты кафедры в настоящее время подложка/пленка/раствор, моделирующей модифицированный электрод

  • 4 гранта РФФИ:

    Взаимосвязь структуры и электрохимических свойств полимеров на основе комплексов переходных металлов с основаниями Шиффа

    Адсорбционный и электрохимический синтез функциональных материалов на основе проводящих полимеров c наноcтруктурированными включениями металлов

    Создание электрохимических сенсоров для определения антропогенных и природных поллютантов в естественных водоёмах в целях экологического мониторинга (совместно с Центром Экологической Безопасности РАН)

    Синтез, структура и электрохимические свойства гибридных металл-полимерных материалов, перспективных для топливных элементов и суперконденсаторов

  • 2 темы НИР из средств СПбГУ:

    Разработка методов синтеза нанокомпозитных металл-полимерных электродных материалов на основе проводящих полимеров и их исследование в целях создания электрокаталитических систем и сенсоров. 12.38.15.2011

    Исследование наноструктурированных композитных электродов, перспективных для создания топливных элементов и экологического мониторинга. 12.38.77.2012


6432398
Сотрудники кафедры подложка/пленка/раствор, моделирующей модифицированный электрод


Ni schiff
Циклическая вольтамперометрия (ЦВА) электродов, модифицированных комплексами никеля (Ni[Schiff]) с основаниями Шиффа.

Общая структурная формула комплексов [M(Schiff)] на основе салицилового альдегида (слева). Y – «мостиковая» группа, R1 – R4 – заместители в ароматической части лиганда.

Schiff = SalEn при R1 – R4 = H и Y = CH2-CH2; CH3O-SalEn при R1 =CH3O, остальнеое то же;

Schiff = SaltmEn при R1 – R4 = H и Y = C(CH3)2-(CH3)2; CH3O-SaltmEn при R1 =CH3O, остальное то же;


6432398
Различные случаи природы неподвижных носителей тока

  • A) Механическая смесь двух носителей заряда (случай редокс пленок):

  • R1 – e ↔ Ox1 and R2 – e ↔ Ox2, ( 1 )

e-

C) Плёнка, имеющая поляронную и редокс проводимость:

  • Та же реакция образования полярона: 2R – e ↔ P

  • и образования окисленной формы: R – e ↔ Ox;

  • разность этих реакций отвечает диспропорционированию полярона

  • P ↔ Ox + R( 3 )

i

i+1

i

i+1

  • B)Система полярон/биполярон:

  • 2R – e ↔ P and P – e ↔ B ( 2 )

e-

e-

i+2

i+2, i+3

i, i+1

i

i+1, i+2

i, i+1

i+2, i+3

i, i+1

i, i +1

i

i+1

  • аналогичная реакция диспропорционирования поляронов с образованием биполярона и восстановленой формы должна иметь место в случае В

e-

2P ↔ B + 2R( 4 )

i, i+1

i+2

i+3

i+2, i+3

i, i+1


6432398
Вольтамперные кривые, рассчитанные для случая С при различных значениях параметров системы

V. Malev, O. Levin // Electrochim. A., 80, (2012), 426

V. Malev, O. Levin // Electrochim. A., (2013), в печати


6432398
Потоковые уравнения для плёнок электроактивных полимеров

С учётом протекания реакций диспропорционирования это уравнение следует заменить на

где интегральное слагаемое соответствует учёту реакции диспропорционирования


Pedot
СЭМ – изображение плёнки электроактивных полимеровPEDOT с кластерами металлического палладия

  • Тёмные области изображения соответствуют порам плёнки. Отдельные кластеры палладия отмечены стрелками.


Calculated cv curves of electrodes modified with metal composite polymer films
Calculated CV-curves of electrodes modified with metal-composite polymer films

  • Кривые электровосстановления «пробных частиц» (например, пероксида водорода) на металл-композитной пленке (кривые 1, 2, 3). Вставка к рисунку (его нижняя правая часть) показывает, что подавляющие части таких кривых соответствуют хорошо известному уравнению электрохимической кинетики

    Здесь произведениеρk ’0имеет смысл эффективной константы скорости электро-восстановления и зависит от загрузки металла в соответствующую пленку. Это означает, что такая пленка «ведет себя» как твердый электрод, изготовленный из включенного в нее металла.

V.V. Malev, O.V. Levin // Electrochim. A, 56 (2011) 3586-3596


6432398
Популяция пор в пленках электроактивных полимеров

  • цилиндрические, (b) щелевые, (c) конические, (d) клиновидные

  • V.V. Malev, O.V. Levin // J. Russ. Electrochemistry, 48 (2012) 413


Pedot au h 2 o 2
Экспериментальные результаты электроактивных полимеров; PEDOT/Au + H2O2 (случай металл-композитных пленок)

Кривые электровосстановления H2O2на вращающемся дисковом GC/PEDOT электродеврастворе PBS при отсутствии (1) и в присутствии (3) 0.001 M H2O2,а также на GC/PEDOT/Au электроде(в том же PBS) в отсутствии (2) и присутствии (4) 0.001 M H2O2.

Kondratiev V.V., Pogulaichenko N.A., Tolstopjatova E.G., Malev V.V., J. Solid State Electrochem.,15(2011) 2383-2393

12


6432398

Экспериментальные результаты электроактивных полимеров; пленка поли-o-фенилендиамина + гидрохинон (случай сквозных пор)

Представление данных опыта в координатах Левича-Коутецкого.

Концентрация гидрохинона6 × 10–4 M; (1) - чистый стеклоуглеродный электрод, (2)–(4) – тот же электрод, модифицированный пленкой PPD; толщина пленки L, nm: (2) 150, (3) 330, (4) 390.

Russian Journal of Electrochemistry, 2008, Vol. 44, No. 1, pp. 98–103

13


Pedot au h 2 o 21
PEDOT/Au + H электроактивных полимеров2O2 (металл-композитная пленка)

Koutecky-Levich plotsof 1/Id(τ) vs. ω-1/2 for the hydrogen peroxide reduction on composite PEDOT/Au film in PBS solution plus 1∙10-3 M H2O2 at different durations of gold loading from solution of 1∙10-3 МHAuCl4, s: 1 - 720, 2– 60, 3 – 60 (partial currents). Curve 3 represents partial limiting currents of H2O2 reduction on gold particles.

V.V. Kondratiev et al. “Hydrogen peroxide electroreduction on composite PEDOT films with included gold nanoparticles”; J. Solid State Electrochemistry December 2011, Volume 15, Issue 11-12, pp 2383-2393

14



6432398

БХЭ подложке

Бутирилхолин + Н2О  холин + масляная кислота

ХО

Холин + Н2О + 2О2 бетаин + 2H2O2

Принцип анализа нейротоксинов:

Измерение активности бутирилхолинэстеразы до и после контакта с потенциальными ингибиторами

Измерение активностибутирилхолинэстеразы (БХЭ):

Накопившейся холин измеряется с помощью амперометрического

биосенсора на основе холиноксидазы (ХО):

Аналитический отклик анализатора пропорционален току анодного

окисления перекиси водорода (реакция протекает при участии

медиатора – диоксида марганца, MnO2)

Н2О2 → O2 + 2H+ + 2e(+350 mV vs Ag/AgCl)


6432398

Пленка ацетата целлюлозы подложке

Слой холиноксидазы

Слой MnO2

Графит

0 100 150 200

t, сек.

Сенсорный элемент и его характеристики

Типичный отклик сенсора на добавление холина

Строение биосенсора

Предел детекциипо холину – 1* 10-6М

Время отклика – 100 сек.


ad