Химические и электрохимические процессы в низкотемпературных ионных жидкостях на основе катионов N,N’-диалкилимидазолия и неорганических анионов

О группе:

 

Научный руководитель: доктор технических наук Гришина Елена Павловна

 

Основные направления научной деятельности:

Изучение влияния аниона на свойства имидазольной ионной жидкости, электропроводность пленочных твердых полимерных электролитов на основе сополимера полиакрилонитрил-со-метилакрилата и электрохимического поведения различных электродных материалов (алюминия, тантала, титана, ниобия). 

 

Методы исследования:

• полярография - количественный анализ растворов электроактивных веществ, изучение кинетики электродных процессов на капающем ртутном электроде (полярограф ПУ 1);

• кондуктометрия - изучение электропроводящих свойств жидко- и твердофазных электролитных систем (мост переменного тока Р 5021); 

• хронопотенциометрия, хроноамперометрия, циклическая вольтамперометрия – изучение термодинамики и кинетики электродных процессов (потенциостаты ПИ 50-1); 

• электрохимическая импедансная спектроскопия – изучение кинетики электродных процессов (мост переменного тока Р 5021); 

• рН- метрия – определение термодинамических характеристик взаимодействия реагентов (рН метры ОР 211/1, рН 150).

• спектрофотометрия - исследование спектральных характеристик растворенных веществ для целей определения термодинамических характеристик взаимодействия реагентов, количественный анализ содержания ионов металлов (спектрофотометр СФ46).

 

 

Основные результаты:

1. Методом электрохимической импедансной спектроскопии изучено влияние природы аниона (Cl-, Br-, BF4-, PF6-, [(CF3SO2)2N]-, [CF3SO3]-) солей 1-бутил-3-метилимидазолия (ионных жидкостей) на их коррозионную активность по отношению к алюминию в процессе длительных коррозионных испытаний при комнатной температуре и при периодическом воздействии повышенных температур (85 °С). Установлено, что наиболее коррозионно-активны бромид и тетрафторборат 1-бутил-3-метилимидазолия. Проведено моделирование  эквивалентной электрической схемы (ЭЭС) системы Al|Al2O3|ионная жидкость и установлены кинетические закономерности изменения параметров этой схемы, отражающие свойства диэлектрической оксидной пленки на алюминии.

2. Получены твердые полимерные электролиты (ТПЭ) в виде полимерных пленок на основе сополимера полиакрилонитрила-со-метилакрилата, пластификатора и ионной жидкости 1-бутил-3-метилимидазолий трифторметилсульфоната. Изучено влияние состава компонентов на электропроводность ТПЭ. Полученные пленки исследованы методами FT-IR спектроскопии, DSC- и TG- анализа. Установлены взаимодействия, которые протекают между компонентами ТПЭ и влияют на его проводимость. На основании полученных результатов предложена рецептура для получения ТПЭ оригинального композиционного состава с высокой ионной проводимостью ~ 0.3 См×м-1 при 25 °С.

3. С применением различных методов (золь-гель осаждения, электрохимического и термического оксидирования, плазменно-электролитного нагрева) получены тонкопленочные TiO2 – электроды, для которых в одинаковых условиях определены фото э.д.с. (Eph), плотность фототока (jph), а также рассчитаны эффективность преобразования энергии падающего фотона в ток (IPCE) и эффективность накопления энергии (Kelst). Показано, что схемы получения тонких пленок TiO2, включающие термическое воздействие, позволяют получать наибольшие значения IPCE (до 8 %) и Kelst (до 9 %). 

Главный научный сотрудник
Доктор технических наук
доцент, Старший научный сотрудник
Научный сотрудник
Кандидат технических наук
Научный сотрудник
Кандидат технических наук
Старший научный сотрудник
Кандидат химических наук
доцент

Публикации за последние 3 года:

1. Гришина Е.П., Кудрякова Н.О. Электропроводность и некоторые физические свойства низкотемпературной ионной жидкости бромид 1-бутил-3-метилимидазолия-пентабромид тантала // Журнал физической химии. 2010. Т. 84. № 3. С. 589-593.

2. Гришина Е.П., Кудрякова Н.О., Пименова А.М., Раменская Л.М. Транспортные свойства бинарного низкотемпературного ионного расплава BMImBr-CuBr2 // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2010. Т. 53. № 6. С.103-106.

3. Гришина Е.П., Кудрякова Н.О., Пименова А.М. Электрохимическое осаждение меди на титан и тантал из низкотемпературного ионного расплава бромид 1-бутил-3-метилимидазолия – бромид меди(II) // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2010. Т. 53. № 7. С. 97-100.

4. Раменская Л.М., Гришина Е.П. Взаимодействие в бинарных системах бромидов 1-бутил-3-метилимидазолия и серебра или танала // Координационная химия. 2010. Т. 36. № 6. С. 533-537.

5. Grishina E. P., Noskov A.V. Electrochemical Oxidation and Corrosion of Metals // N-Y.: Nova Science Publishers. 2010. 88 p. (ISBN: 978-1-61668-329-0).

6. Grishina E. P., Noskov A.V. Electrochemical Formation of Passivating Layers and Surface Condition at Anodic Oxidation and Corrosion of Metals // Solid State Electrochemistry. Ed.: Thomas G. Willard. Nova Science Publish., Inc. N- Y, 2010. pp. 1-61. (ISBN: 978-1-60876-429-7). 

7. Раменская Л.М., Гришина Е.П., Краева О.В. Иммобилизация ионных жидкостей с катионом имидазолия тонкослойными полимерными пленками // Журнал общей химии. 2012. Т. 82. № 4. С. 665-672.

8. Раменская Л.М., Гришина Е.П., Краева О.В., Манин Н.Г. Взаимодействие ионных жидкостей на основе катиона имидазолия с гидратцеллюлозой по данным ИК спектроскопии // Журнал общей химии. 2012. Т. 82. № 9. С. 1538-1541.

9. Гришина Е.П., Кудрякова Н.О., Пименова А.М., Раменская Л.М. Электрохимическое поведение меди в бинарной ионной жидкости бромид 1-бутил-3-метилимидазолия – бромид меди(II) // Электрохимия. 2012. Т. 48. № 12. С.1279-1284.

10. Гришина Е.П., Пименова А.М., Раменская Л.М. Цементация серебра медью в ионной жидкости бромид 1-бутил-3-метил-имидазолия – бромид серебра // Журнал прикладной химии. 2012. Т. 85. № 6. С. 880-887.

11. Grishina E.P., Kudryakova N.O., Rumyantsev P.A., Zhirov A.V., Gladiy Y.P., Belkin P.N. Photoelectrochemical Properties of Oxide Films Formed by Anode Plasma Electrolytic Oxidation on Titanium in Water Solutions // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2012. 48. No. 6. P. 521–528.

12. Grishina Е.P., Rameskaya L.M., Gruzdev M.S., Kraeva O.V. Water Effect on Physicochemical Properties of 1-Butil-3-methylimidazolium Based Ionic Liquids with Inorganic Anions // Journal of Molecular Liquids. 2013. 117. P. 267-272.