Кинетика элементарного акта переноса заряда

Научный руководитель: к.х.н. Виктория Андреевна Никитина nikitinava@gmail.com

Основное направление: Прогнозирование скорости электродных процессов с учетом влияния свойств растворителя, природы реагента и материала электрода на скорость гетерогенного переноса заряда.

Исследования проводятся в области модельного описания кинетики гетерогенного переноса электрона (внешнесферные процессы; процессы с участием адсорбированных форм реагента) и переноса иона в процессах интеркаляции катионов металлов, электроосаждения, амальгамирования.

Молекулярное моделирование в рамках курсовых и дипломных работ проводится под руководством проф. Рената Равильевича Назмутдинова, КНИТУ (квантовохимические методы, kstu.ru/emp_detail.jsp?id=1072021) и к.ф.-м.н. Сергея Александровича Кисленко, ОИВТ РАН (молекулярная динамика, kislenko-group.tilda.ws/research).

Исследования структуры и состава интеркаляционных матриц и оксидных катализаторов проводятся под руководством Эдуарда Евгеньевича Левина (elch.chem.msu.ru/wp3/index.php/ru/levin/).

Возможно последовательное выполнение курсовых работ и диплома по разным дисциплинам в рамках единой тематики:

Неорганика: синтез и характеристика модельных реагентов для изучения кинетики реакций переноса заряда (комплексы переходных металлов; сложные оксиды, интеркалирующие катионы щелочных и щелочноземельных металлов; каталитически активные оксиды переходных металлов).

Аналитика: первичная характеристика электрохимических превращений модельных реагентов методом вольтамперометрии. Cпектрофотометрическое определение констант устойчивости и соотношений различных форм комплексных соединений в растворе. Электроаналитическое определение коэффициентов диффузии катионов металлов в интеркаляционных матрицах.

Физхимия: уточнение строения реакционного слоя, механизма процесса и строения сольватной оболочки реагента. Определение константы скорости процесса переноса заряда, первичный анализ факторов контроля скорости изучаемого процесса. Определение энергии активации изучаемого процесса, оценка различных вкладов в величину энергетического барьера.

Строймол: построение молекулярной модели реакционного слоя с помощью методов квантовой химии и молекулярной динамики. Моделирование сольватной оболочки реагента и структуры растворителя вблизи заряженной границы раздела фаз электрод/раствор. Расчет энергии реорганизации растворителя и внутрисферной составляющей энергии реорганизации. Моделирование интермедиатов многостадийных процессов в адсорбированном состоянии.

Диплом: детальный анализ факторов контроля кинетики процесса переноса заряда в рамках квантово-механической теории  переноса заряда в полярных средах.

Репрезентативные статьи:

  1. V.A. Nikitina, S.A. Kislenko, R.R. Nazmutdinov, M.D. Bronshtein, G.A. Tsirlina. Ferrocene/Ferrocenium Redox Couple at Au(111)/Ionic Liquid and Au(111)/Acetonitrile Interfaces: A Molecular-Level View at the Elementary Act. J. Phys. Chem. C, 2014. 118(12): p. 6151-6164. DOI: 10.1021/jp4072108.
  2. V.A. Nikitina, A.V. Rudnev, G.A. Tsirlina, T. Wandlowski. Long Distance Electron Transfer at the Metal/Alkanethiol/Ionic Liquid Interface. J. Phys. Chem. C, 2014. 118(29): p. 15970-15977. DOI: 10.1021/jp5055843.
  3. S.A. Kislenko, V.A. Nikitina, R.R. Nazmutdinov. When do defectless alkanethiol SAMs in ionic liquids become penetrable? A molecular dynamics study. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015. 17(47): p. 31947-31955. DOI: 10.1039/c5cp04566e.
  4. S.Y. Vassiliev, E.E. Levin, V.A. Nikitina. Kinetic analysis of lithium intercalating systems: cyclic voltammetry. Electrochim. Acta, 2016. 190: p. 1087-1099. DOI: 10.1016/j.electacta.2015.12.172.
  5. E.E. Levin, S.Y. Vassiliev, V.A. Nikitina. Solvent effect on the kinetics of lithium ion intercalation into LiCoO2. Electrochim. Acta, 2017. 228: p. 114-124. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.01.040.
  6. V.A. Nikitina, S.S. Fedotov, S. Yu. Vassiliev, A. Sh. Samarin, N.R. Khasanova, E.V. Antipov. Transport and Kinetic Aspects of Alkali Metal Ions Intercalation into AVPO4F Framework. J. Electrochem. Soc., 2017. 164(1): p. A6373-A6380. DOI: 10.1149/2.0531701jes.
  7. V.A. Nikitina, S.M. Kuzovchikov, S.S. Fedotov, N.R. Khasanova, A.M. Abakumov, E.V. Antipov. Effect of the electrode/electrolyte interface structure on the potassium-ion diffusional and charge transfer rates: towards a high voltage potassium-ion battery. Electrochim. Acta, 2017. 258: p. 814-824. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.11.131.

Comments are closed.