Институт / Лаборатории

Лаборатория электрохимии гетерогенных систем

Заведующая лабораторией – Овчинникова Светлана Николаевна, кандидат химических наук
Тел. (383) 233-24-10, доб. 1510
E-mail: ovchin@solid.nsc.ru

Лаборатория электрохимии гетерогенных систем (ранее Лаборатория электрохимии) основана в 1961 г. профессором Н.П. Гнусиным.
С 1970 г. по 1993 г. лабораторией руководил д.х.н. Р.Ю. Бек, с 1993 г. по 2017 г. - д.х.н. Маслий А.И.
С 2018 г. по 2022 г. - к.х.н. А.Ж. Медведев.

Сотрудники

Фамилия Имя Отчество	должность	телефон	внут. тел.	комната*	e-mail
ОВЧИННИКОВА Светлана Николаевна	С.н.с., Зав.лаб	233-24-10 *1510	1510	515(Г)	@
АЛЕКСАНДРОВА Татьяна Павловна	Н.с.	233-24-10 *1506	1506	505(Г)	@
ПОДГОРНОВА Ольга Андреевна	Н.с.	233-24-10 *1207	1207	204(Л)	@
КИСЛИЦЫН Юрий Васильевич	Вед.инженер	233-24-10 *1514	1514	518(Г)
ЛУКЬЯНОВ Владимир Олегович	Вед.инженер	233-24-10 *1515	1515	513(Г)	@
БУРЕНКОВА Раиса Ильинична	Инженер 2кат.	233-24-10 *1518	1518	514(Г)
КОСТЫРЯ Марина Анатольевна	Инженер 2кат.	233-24-10 *1519	1519	511(Г)

Основные направления исследований

• Исследование адсорбции компонентов сульфитно-тиосульфатных растворов и их влияние на кинетику катодных и анодных процессов на золоте.
• Изучение динамики формирования самоорганизующихся монослоев алкантиолов на твердых электродах.
• Изучение особенностей пространственной локализации электрохимических процессов на проточных объемно-пористых электродах с различными направлениями векторов электрического тока и протока раствора.
• Исследование особенностей распределения тока и потенциала при электроосаждении металлов на резистивных подложках.
• Разработка функциональных металлических и металлсодержащих нанослоев на поверхности полимерных и углеродных волокон для использования в качестве электродных материалов, суперконденсаторов, электромагнитных экранов и бактерицидных фильтров.

Основные научные результаты

• С использованием результатов квантово-химических расчетов и экспериментальных данных по электрохимическому поведению Au, Ag и Cu в цианистых, тиокарбамидных, сульфитных и тиосульфатных растворах установлена взаимосвязь скорости растворения металла с составом и структурой образующихся комплексов. При наличии единственного двухлигандного комплекса линейной структуры скорость растворения Au очень мала и резко увеличивается для металлов Ag, Cu, образующих несколько комплексов различного состава и структуры.
• Впервые обнаружены и изучены особенности кинетики анодного окисления компонентов сульфитно-тиосульфатных растворов на золоте: каталитическое влияние при окислении сульфита и, наоборот, практически полная пассивация процесса при окислении тиосульфата. Показано, что в обоих случаях причиной является участие в этих реакциях хемосорбированных серосодержащих компонентов раствора.
• Установлено, что адсорбция тиолов и кинетика формирования их самоорганизую­щихся монослоев (SAM) сильно зависят от природы металла и растворителя. В вод­ных растворах на чистых поверхностях Co и Ni время формирования SAM додекантиола заметно больше, чем на Au (соответственно, 30, 180 и 15 минут) и резко сокращается в смешанных (1:1) водно-этанольных и этанольных растворах.
• Для пористых электродов с параллельными векторами электрического тока и протока раствора впервые разработана динамическая математическая модель, учитывающая процесс осаждения металла и вызванные им изменения свойств пористого электрода (диаметра волокон, пористости, проводимости твердой фазы). Теоретически и экспе­риментально изучено влияние условий электролиза (исходные проводимости фаз, ско­рость и направление подачи раствора, прямоточный и циркуляционный режимы ра­боты) на динамику и конечные результаты осаждения металлов внутри ПЭ.
• Уточнена теория пористых электродов (ПЭ) с взаимно перпендикулярными векторами тока и протока раствора. Найдено, что обычно используемое допущение о равномер­ном распределении тока вдоль протока раствора справедливо лишь в случаях, когда локальная поляризационная кривая на границе ПЭ с раствором слабо различается на входе и выходе раствора. В противном случае, наблюдается резкое снижение тока вдоль токоподвода или более сложные промежуточные варианты его распределения.
• Методами физического и математического моделирования изучены особенности распределения тока на резистивных подложках. Впервые показано, что локализация тока у токоподвода (терминальный эффект) определяется не только средним значением проводимости подложки, но и профилем ее изменения. Рост проводимости к то­коподводу ослабляет терминальный эффект, а уменьшение проводимости, наоборот, резко усиливает его.  Для резистивного диска обнаружена сильная зависимость терминального эффекта от места расположения токоподвода. При токоподводе в центре диска эффект намного сильнее, чем при его периферийном расположении. Показано, что это связано с наличием у резистивного диска исходного возрастающего к периферии профиля проводимости, обусловленного геометрическими причинами.

Основные результаты прикладных исследований

• Предложены новые способы использования миграционных эффектов для увеличения скорости накопления металлов при электроанализе, а также снижения доли не­магнитного компонента (Cu) в магнитном слое (Ni) и улучшения магнитных характе­ристик микрослоистых покрытий (multilayers).
• Разработаны пути интенсификации и условия нанесения слоев Au, Cu и Ni в различные трехмерные литографические структуры.

Вольтамперометрический комплекс
«ВАК-фото»
• На основе разработанного в лаборатории способа механического обновления поверхности твердых электродов создан автоматизированный вольтамперометрический комплекс «ВАК-фото» для экспрессного определения Ag в фоторастворах. Метод аттестован и внесен в Федеральный реестр методик выполнения измерений. Внедрено 12 комплексов, в том числе 5 – на ФГУП «Севмаш» (г. Северодвинск).
• Предложен метод экспрессного вольтамперометрического определения концентрации теллура в щелочных электролитах для получения теллура высокой чистоты.
• Разработан процесс химической металлизации (Ag, Cu) синтетических волокнистых материалов на основе полиакрилонитрильных или полиэфирных волокон (торговая марка – синтепон) и способы последующего перевода металлов в нужные соединения

АК-1 на заводе «Севмаш»
• С использованием пористых катодов из металлизированного синтепона создан автономный электрохимический комплекс АК-1. Аппарат предназначен для извлечения металлов из разбавленных растворов, в частности, для извлечения серебра из отработанных фоторастворов, и является наиболее распространенным в России оборудованием для этой цели. Изготовлено под заказ около 100 АК-1, в т.ч. 11 –  по зарубежным контрактам. Совместно с Институтом горного дела СО РАН (лаборатория обогащения) разработана комбинированная сорбционно-электрохимическая технология для извлечения металлов из природных вод и технологических растворов, основанная на оптимальном сочетании стадий электролиза на АК-1 и сорбции на дешевом природном сорбенте – брусите.

Устройство «Блок-30»
для временной блокировки
сотовых телефонов
• Установлено, что благодаря высокой проводимости металлизированного синтепона он проявляет хорошие экранирующие свойства (около 60 Дб) и является перспективным гибким экраном от электромагнитного излучения. На использовании этих свойств металлизированного синтепона основано устройство для временной блокировки сотовых телефонов «Блок-30».
• Показана высокая антимикробная активность синтетических и ионообменных волокон с покрытиями из Ag, Cu, Zn и их плохо растворимых соединений. Разработанные волокнистые материалы с функциональными нанопокрытиями имеют широкие перспективы применения в медицине (лечение труднозаживающих ран), а также в качестве бактерицидных фильтров в системах очистки воздуха и воды.
• Разработан способ увеличения удельной емкости суперконденсаторов на основе угле­родного волокнистого материала (УВМ) и гидроксида никеля. Способ отличается тем, что процесс осаждения коллоидных частиц гидроксида никеля из водной дисперсии на поверхность активированного УВМ проводят при его анодной обработке постоянным током с габаритной плотностью тока 10-150 А /м².

Текущие гранты и проекты

Проекты по программам фундаментальных исследований СО РАН

• Проект «Функциональные нанослои на твердых электродах: их свойства и применение» (2016-2020).

Проекты по программам фундаментальных исследований РАН

• Проект «Влияние ионного состава раствора на адсорбцию и самоорганизацию слоев тиолов на твердых электродах» (в рамках Комплексной программы Сибирского отделения РАН № II.2 «Интеграция и развитие», 2016-2017).

Оборудование

• набор программируемых потенциостатов различной мощности (производства ИФХЭ РАН и ООО «Элинс»);
• установки кварцевого микро- и нанобаланса производства США - QCM-200 (SRS) и EQCN-700 (ELCHEMA);
• установки собственного производства для воспроизводимого обновления поверхности твердых электродов;
• системы экспрессного вольтамперометрического контроля концентрации извлекаемых металлов;
• проточные электролизеры.