Автор: Каталитические системы на основе наночастиц pd, стабилизированных октакарбокси-тетраундецилкаликс[4]-резорцинареном, в реакции выделения водорода
Чрезмерное потребление энергоресурсов из ископаемого топлива (нефть, уголь, природный газ) приводит к серьёзным экологическим проблемам. В связи с этим, человечество активно работает над созданием и внедрением «зелёной» энергетики [1]. В настоящее время водород считается самым перспективным и экологически чистым видом топлива, который может заменить не возобновляемые источники энергии [2]. Экологически безопасным и простым способом производства водорода является электролиз воды. Однако, основная проблема данной технологии — это необходимость использования большого количества энергии [3]. Поэтому создание новых и эффективных катализаторов для снижения энергетических затрат является важной и обязательной задачей современности.
В данной работе в качестве катализаторов для реакции выделения водорода предлагается применять каталитические системы на основе наночастиц Pd, стабилизированных октакарбокси-тетраундецилкаликс[4]резорцинареном. Исследованы две каталитические системы (Образец 1 и Образец 2) отличающиеся содержанием палладиевых наночастиц в структуре макроцикла. Количество палладия в Образце 2 в 1,5 раза больше по сравнению с Образцом 1.
Электрохимические характеристики каталитических систем в отношении реакции выделения водорода изучали в стандартной трехэлектродной электрохимической ячейке. Модифицированные Образцом 1 и Образцом 2 стеклоуглеродные электроды использовали в качестве рабочего электрода, насыщенный хлоридсеребряный электрод и графитовый стержень — в качестве электрода сравнения и вспомогательного электрода, соответственно. Измерения линейных вольтамперных кривых проводили в водном растворе 0,5 М H2SO4 в бескислородной среде со скоростью сканирования 2мВ/с.
H2SO4.
Эффективность электрокатализаторов в реакции выделения водорода была исследована путём анализа поляризационных кривых, представленных на рисунке 1. Сравнение полученных данных свидетельствует о наиболее низкой электрокаталитической активности для Образца 1, значение перенапряжения которого при плотности тока 10 мА/см2 составляет 261 мВ. В то же время, Образец 2 демонстрирует гораздо более высокую электрохимическую активность, обеспечивая достижение плотности 10 мА/см2 уже при перенапряжении 141 мВ, что на 120 мВ ниже по сравнению с Образцом 1. Для сравнения на рисунке 1 приведена поляризационная кривая коммерческого электрокатализатора на основе платины Pt/C.
Благодарность: Исследование выполнено в рамках гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации для реализации крупных научных проектов по приоритетным направлениям развития науки и техники (075-15-2024-646).
Литература
- El-Hallag, S. Elsharkawy, S. Hammad // Journal of Applied Electrochemistry, V. 52, 907-918 (2022).
- M. Velasco-Plascencia, O. Vazquez-Gomez, L. Olmosetal. // Catalysts, V. 13, 517 (2023).
- F. Zhou, Y. Zhou, G. G. Liuetal. // Rare Metals, V. 40, 3375-3405 (2021).
Автор: Лебедева Э.М., Низамеева Г.Р., Морозова Ю.Э., Зиганшина А.Ю., Низамеев И.Р. Кадиров М.К. ИОФХ им. А.Е. Арбузова — обособленное структурное подразделение ФИЦ КазНЦ РАН, г. Казань
