Образование

1. Познакомить студента с методами подготовки электрохимического эксперимента, а также современными методами электрохимических исследований: циклической вольтамперометрией и импедансной спектроскопией.
2. На примере модельного графитового электрода познакомить студента с методикой in situ измерений на электродах, поверхность которых подвергается периодическому механическому обновлению (без разрыва цепи поляризации).

Графит, по сравнению с обычными металлами, имеет ряд преимуществ, что делает его важным электродным материалом как для аналитической химии, так и в электрохимических устройствах, таких как гальванические батареи, аккумуляторы, топливные элементы, суперконденсаторы. Как электродный материал графит привлекателен своей стабильностью в широком диапазоне потенциалов, высокой электропроводимостью и активностью в ряде окислительно-восстановительных реакций.

Надо отметить, что электрохимические измерения на графитовых электродах – весьма сложная экспериментальная задача. Результаты таких измерений и их интерпретация сильно зависят от метода синтеза электрода, процедуры его подготовки к измерениям. Поэтому важно разработать условия, которые позволили бы получать исходное (стандартное) состояние поверхности графитового электрода, хорошо воспроизводимое от одного эксперимента к другому. Методика механического обновления непосредственно в растворе позволяет решить проблему создания хорошо воспроизводимого от измерения к измерению начального состояния поверхности электрода.

Студент будет исследовать процессы сплавообразования в процессе заряда-разряда литий-ионных ячеек с анодами на основе различных сплавов алюминия (система алюминий-магний, алюминий-литий-магний и пр). В частности, будут определены образующиеся фазы и измерены эффективные коэффициенты диффузии ионов лития в таких системах, определена степень обратимости процессов заряда-разряда.
Методы исследования: электрохимическое гальваностатическое циклирование, электрохимическое гальваностатическое и потенциостатическое прерывистое титрование, электрохимический импеданс, ретгеновский фазовый анализ.

В рамках первоначального ознакомления студент научится готовить образцы алюминиевых сплавов для электрохимических экспериментов, собирать электрохимические литий-ионные ячейки, проводить гальваностатическое циклирование, измерять электрохимический импеданс. Методы электрохимического гальваностатического/потенциостатического прерывистого титрования и ретгеновского фазового анализа будут использоваться на последующих этапах, если студент решит делать по этой тематике курсовую работу по неорганической химии.

Пленки оксида вольфрама, нанесенные на прозрачную подложку, являются перспективными материалами для использования в электрохромных приложениях. Одним из возможных путей улучшения их оптического отклика (например, контраста) является изменение микроструктуры пленок. В предлагаемой работе планируется 1) электрохимически получить пленки WO3 из растворов вольфраматов, содержащих добавки органических соединений; 2) охарактеризовать полученные пленки с помощью циклической вольтамперометрии, рентгеновской дифракции, электронной микроскопии и спектрофотометрии и 3) оценить влияние органических добавок на микроструктуру и оптические свойства пленок.

Пленки оксида вольфрама, нанесенные на прозрачную подложку, являются перспективными материалами для использования в электрохромных приложениях. Для улучшения энегроэффективности материала предложено проводить его допирование молибденом непосредственно в процессе их электроосаждения. В предлагаемой работе планируется электрохимически получить пленки WO3 из растворов вольфраматов, содержащих добавки молибдена и охарактеризовать полученные пленки с помощью циклической вольтамперометрии рентгеновской дифракции, электронной микроскопии и спектрофотометрии. Отдельное внимание будет уделено изменениям, протекающим в растворе в процессе электролиза и попыткам выделения растворимых продуктов синтеза из рабочих растворов. Сопоставление состава растворимых соединений и пленок возможно поможет оптимизировать процедуру электроосаждения.