ИСТИНА

Проект направлен на разработку научных основ технологий создания перспективных для электрохимических приложений материалов с использованием сверхкритического диоксида углерода. В частности, будет развит предложенный научным коллективом новый подход к синтезу дисперсных частиц и аэрогелей оксидов переходных металлов в сверхкритическом СО2. Будет продемонстрировано, что данный подход выигрышно отличается простотой и эффективностью процесса синтеза в сравнении с известными из литературы традиционными методами, а получаемые материалы характеризуются высокой электрохимической активностью и перспективны для приложений, в частности, как электрокатализаторы реакции восстановления кислорода. Также планируется систематически изучить возможность функционализации дисперсных углеродных подложек в бифазных системах на основе диоксида углерода под давлением в присутствии кислот, самонейтрализующихся и самопроизвольно покидающих материал при декомпрессии. Эта особенность использования самоустраняющихся агентов особенно важна для электрохимии в силу выраженной чувствительности электрокатализа к возможным остаточным следовым примесям. Исследования будут нацелены на итоговое получение электрокатализаторов посредством дальнейшего осаждения на такие модифицированные подложки электрокаталитически активных наночастиц в среде сверхкритического диоксида углерода с упором на реализацию процесса синтеза «в одном сосуде» в отличие от типично используемых на текущий момент многостадийных подходов. Наконец, в рамках проекта предлагается изучить механизмы электрохимического расщепления графита в электролитах на основе сверхкритического диоксида углерода с целью получения графена и/или оксида графена. Это может привести к разработке недорого и быстрого способа получения графена/оксида графена – перспективного материала с высокой удельной поверхностью для широкого ряда электрохимических приложений – от сенсоров до электрохимических источников тока, в том числе в форме полимер-неорганических композитов.

The present project is oriented towards the development of a scientific background for technologies to produce materials promising for electrochemical applications using supercritical carbon dioxide. In particular, a new approach to synthesize dispersed particles and aerogels of transition metal oxides in supercritical CO2 as proposed by the authors will be developed. It will be demonstrated that this approach is characterized by markedly more simple and effective synthetic process as compared with traditional methods known from the literature. Besides, the materials to be obtained demonstrate high electrochemical activity and thus are promising for applications, particularly, as electrocatalysts for an oxygen reduction reaction. Further, we plan to study systematically the possibility to functionalize dispersed carbon supports in biphase systems containing pressurized carbon dioxide in a presence of acids, self-neutralizing and self-eliminating form the materials after decompression. This feature of exploiting self-eliminating agents is particularly important for electrochemistry due to essential sensitivity of electrocatalysis to any possible residual traces of impurities. The research will be focused on eventual obtaining electrocatalysts by means of subsequent deposition of electrocatalytically active nanoparticles on these modified supports in supercritical carbon dioxide thus realizing “one pot” synthesis in distinct from typically applied nowadays multistep approaches. Eventually, we propose to study the mechanisms of electrochemical exfoliation of graphite in electrolytes based on supercritical carbon dioxide in order to obtain graphene and / or graphene oxide. This can lead to the development of an inexpensive and fast method for producing graphene / graphene oxide, a promising material with a high specific surface area for a wide range of electrochemical applications, from sensors to electrochemical power sources, also as polymer-inorganic composites.