Специальный курс лекций «Избранные главы электрохимической кинетики»

  1. Свойства электрохимических межфазных границ, определяющие кинетику электродных реакций. Физические методы исследования поверхности (спектроскопические, дифракционные, зондовые). Кристаллография поверхности, адсорбционнные свойства монокристаллических электродов. Электрохимическое фасетирование. Особые свойства шероховатых и пористых электродов. Двухкомпонентные поверхности: сегрегационные явления, поверхностная диффузия. Свойства субмонослоев адатомов. Фазовые переходы в адсорбционных слоях. Адсорбционные подрешетки. Вакуумно-электрохимические системы исследования адслоев. Микроскопические модели строения двойного электрического слоя. Понятие о фрактальных поверхностях.
  2. Кинетика электродных процессов в условиях медленной диффузии. Смешанная кинетика. Определение кинетических параметров стадии переноса электрона на основе различных подходов к снятию диффузионных ограничений. Вольтамперометрия, хроноамперометрия, хронопотенциометрия - возможности, ограничения, аппаратурные и методические приемы. Проточные электрохимические системы. Микроэлектроды. Ансамбли электродов в специальных гидродинамических режимах.
  3. Многостадийные процессы в электрохимической кинетике. Предшествующая и последующая медленные химические стадии. Параллельные процессы по механизмам ЕС, СЕ, ЕСЕ. Квадратные и крестовые схемы сложных процессов. Медиаторный электрокатализ. Кинетика электродных превращений органических реагентов в условиях образования стабильных радикалов. In situ методы исследования интермедиатов (спектрофотометрия, ЭПР, ИК-спектроскопия, вращающийся дисковый электрод с кольцом).
  4. Специальные проблемы теории замедленного разряда А.Н.Фрумкина. Приближения, возникающие при учете строения двойного электрического слоя (локальные электростатические эффекты, проблема локализации реагента, нарушения равновесности двойного слоя). Подходы к определению заряда реагента и построению исправленных тафелевских зависимостей при участии в реакции ансамбля частиц.
  5. Современные представления об элементарном акте переноса электрона. Теория Маркуса. Понятие об энергии реорганизации. Коэффициент переноса и его зависимость от перенапряжения. Интерпретация результатов, полученных в рамках теории замедленного разряда. Возможности оценки предэкспоненциальных множителей и энергии активации из экспериментальных данных. Особенности безбарьерных и безактивационных электродных процессов. Основы квантово-механической теории элементарного акта переноса заряда. Описание кинетики разряда иона гидроксония в рамках представлений о переносе протона.
  6. Электрокатализ. Методы исследования хемосорбированных частиц. Важнейшие механизмы реакций окисления и гидрирования органических соединений. Методы определения истинной поверхности. Определение активности, селективности и стабильности катализаторов. Размерные эффекты в электрокатализе. Принципы оптимизации электродов-катализаторов и молекулярного дизайна новых электродных материалов. Механизмы электрокатализа адатомами. Модифицированнные электроды. Спилловер-эффект. Фотоэлектрокатализ. Биоэлектрокатализ.
  7. Электрокаталитические процессы в промышленном электролизе и источниках тока. Катодное выделение водорода: зависимость скорости и механизма процесса от природы материала электрода. Неметаллические электроды-катализаторы. Кинетика анодного выделения кислорода и хлора. Оксидные композиции с высокой каталитической активностью. Процессы, осложненные интеркаляционными явлениями. Электрохромизм.Оксидно-марганцевый и оксидно-никелевый электроды.
  8. Электродные процессы с образованием новой кристаллической фазы. Нуклеация и рост зародышей. Количественные описания кинетики начальных стадий электрокристаллизации в условиях диффузионного и кинетического контроля. Анализ хроноамперо/кулонограмм. Влияние режима осаждения на структуру и свойства электролитических осадков. Получение фрактальных осадков. Электроосаждение сплавов и полиметаллических композиций. Анодное осаждение полимеров и оксидов.
  9. Наноэлектрохимия. In situ туннельная микроскопия. Сканирующая электрохимическая микроскопия. Наноэлектроды и наноячейки. Электрохимические нанотехнологии: локальное электроосаждение, электрокристаллизация в матрицах, локальное травление поверхностей. Проблемы стабилизации наноструктур. Электрохимические нанотехнологии систем металл(полупроводник)/диэлектрик/металл(полупроводник).

Литература

  1. Итоги науки и техники. Сер. Электрохимия. М.: ВИНИТИ, тт. 19–35.
  2. Российский химический журнал. 1993. Т. 37. № 1.
  3. З.Галюс, Теоретические основы электрохимического анализа. М.: Мир, 1974.
  4. Л.И.Кришталик, Электродные реакции. Механизм элементарного акта. М.: Наука, 1978.
  5. М.А.Воротынцев, А.А.Корнышев, Электростатика сред с пространственной дисперсией. М.: Наука, 1993.
  6. А.М.Бродский, М.И.Урбах, Электродинамика границы металл/электролит. М.: Наука, 1989.
Вернуться