Электрокатализ кислородных реакций на оксидах неблагородных металлов на примере Mn-, Co-содержащих перовскитов

Объект исследования - электродные композиции на основе Mn-, Co-содержащих перовскитов и углеродных и металлических проводящих добавок. Цель исследования - изучение электродных материалов на основе Mn-, Co-содержащих перовскитов, каталитически активных и стабильных в реакциях катодного восстановления (КВК) и анодного выделения (АВК) кислорода. Перовскитные электрокатализаторы и проводящие добавки охарактеризованы такими физическими и физико-химическими методами, как БЭТ, РФА, СЭМ, ПЭМ, ЭДРС, СХПЭЭ, иодометрическое титрование. В работе развиты методики корректного определения удельных активностей перовскитов и измерения скоростей окисления проводящих добавок. На этой основе выявлены зависимости электрокаталитической активности перовскитов от характеристик их кристаллических решёток. Показано, что на устойчивость углеродных материалов к окислению в условиях АВК влияет не только степень их упорядоченности, но и плотность парциального тока, обусловленного АВК. Обнаружено, что активность ряда Mn-, Co-содержащих перовскитов в реакциях КВК и АВК линейно зависит от числа перезаряжаемых катионов Mn и Co соответственно. Показано, что обратимая интеркаляция кислорода в решётку Сo-содержащих перовскитов происходит как в условиях АВК, так и при более низких потенциалах. Установленные в работе корреляции позволяют прогнозировать каталитическую активность новых перовскитных катализаторов. Продемонстрировано, что эффективность бифункционального катализа на исследованных композициях в значительной степени ограничена окислением углеродной проводящей добавки. Потенциальная область применения исследованных композиций - катодные материалы для топливных элементов и анодные материалы для электролизёров с щелочным электролитом.