Научная статья на тему 'КИНЕТИКА КАТОДНОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА НА ДИСИЛИЦИДЕ ТИТАНА В СЕРНОКИСЛОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ'

КИНЕТИКА КАТОДНОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА НА ДИСИЛИЦИДЕ ТИТАНА В СЕРНОКИСЛОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
47
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДИСИЛИЦИД ТИТАНА TISI2 / РЕАКЦИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА / СЕРНОКИСЛЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ / ИМПЕДАНС

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Третьякова Валерия Витальевна, Пантелеева Виктория Вячеславовна, Шеин Анатолий Борисович

Методами поляризационных и импедансных измерений изучены кинетика и механизм реакции выделения водорода на TiSh-электроде в растворах x M H2SO4 + (0.5 - x) M Na2SO4 (x = 0.5; 0.35; 0.20; 0.05). Катодные поляризационные кривые TiSh-электрода характеризуются тафелевским участком с наклоном 0.1160.120 В при E от -0.30 до -0.48 В (ст.в.э.). Величина перенапряжения выделения водорода при i = 1 А/см2 для TiSi2 составляет 0.90-0.96 В. Кинетические параметры реакции выделения водорода на силициде близки к теоретическим для замедленной стадии переноса заряда. На основании измерений дифференциальной емкости TiSh-электрода (при f = 10 кГц) в зависимости от величины катодной поляризации и кислотности электролита сделано заключение о присутствии на поверхности силицида тонкой диэлектрической пленки диоксида кремния (Si + 2H2O → SiO2 + 4H+ + 4e-), которая не восстанавливается при невысоких катодных поляризациях. Спектры импеданса TiSh-электрода при потенциалах тафелевской области представляют собой емкостные полуокружности со смещенным центром. Спектры импеданса описываются эквивалентной электрической схемой, фарадеевский импеданс которой состоит из последовательно соединенных сопротивления переноса заряда R1 и параллельной R2C2-цепочки, отвечающей адсорбции атомарного водорода на поверхности электрода; импеданс двойнослойной емкости моделируется элементом постоянной фазы СРЕ1. Критерий с2 для схемы составляет (1.3-3.7)-10-4 (при использовании data modulus weighting); сумма квадратичных отклонений равна (1.5-4.1)40-2; ошибка определения значений параметров схемы не превышает 10 %. Экспериментальные значения наклонов lgR1,E-, lgR2,E- и lg C2E-зависимостей близки к теоретическим значениям наклонов для механизма разряд - электрохимическая десорбция, в котором обе стадии необратимы и коэффициенты переноса стадий не равны, при выполнении изотермы Ленгмюра для адсорбированного атомарного водорода. Одновременно с реакцией выделения водорода протекает реакция абсорбции водорода с кинетическим контролем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Третьякова Валерия Витальевна, Пантелеева Виктория Вячеславовна, Шеин Анатолий Борисович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE KINETICS OF CATHODIC HYDROGEN EVOLUTION ON TITANIUM DISILICIDE IN A SULPHURIC ACID SOLUTION

The kinetics and mechanism of hydrogen evolution reaction on the TiSi2 electrode in x M H2SO4 + (0.5 - x) M Na2SO4 (x = 0.5; 0.35; 0.20; 0.05) solutions were studied using the methods of polarisation and impedance measurements. The cathodic polarisation curves of TiSi2 were characterised by a Tafel section with a slope of 0.116-0.120 V at E ranging from -0.30 to -0.48 V (SHE). The value of hydrogen evolution overpotential at i = 1 A/cm2 for TiSi2 was 0.90-0.96 V. The kinetic parameters of the hydrogen evolution reaction on silicide were close to the theoretical values for the slow stage of charge transfer. Based on the measurements of the differential capacitance of the TiSi2 electrode (at f = 10 kHz), dependng on the cathodic polarisation and acidity of the electrolyte, it was concluded that a thin dielectric film of silicon dioxide (Si + 2H2O → SiO2 + 4H* + 4e) was present on the surface of the silicide. The film was not reduced with low cathodic polarisations. The impedance spectra of the TiSi2 electrode at the potentials of the Tafel region were capacitive semicircles with a misplaced centre. The impedance spectra were described by an equivalent electrical circuit, the Faraday impedance of which consisted of a series-connected charge transfer resistance R1 and a parallel R2C2 chain corresponding to the adsorption of atomic hydrogen on the electrode surface. The impedance of the double layer capacitance was modelled using the constant phase element CPE1. The c2 criterion for the circuit was (1.3-3.7)-10-4 (when using data modulus weighting), the sum of square deviations was (1.5-4.1)-10-2, and the error in the determination of the values of circuit parameters did not exceed 10 %. The experimental values of the slopes of lg R1,E-, lg R2,E-, and lg C2,E-dependences were close to the theoretical values of the slopes for the discharge-electrochemical desorption mechanism, in which both stages were irreversible and the transfer coefficients of the stages were not equal, when the Langmuir isotherm for adsorbed atomic hydrogen was fulfilled. The reaction of absorption of hydrogen with the kinetic control proceeded at the same time as the hydrogen evolution reaction.

Текст научной работы на тему «КИНЕТИКА КАТОДНОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА НА ДИСИЛИЦИДЕ ТИТАНА В СЕРНОКИСЛОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ»

Конденсированные среды и межфазные границы

https://journals.vsu.ru/kcmf/

ISSN 1606-867Х (Print) ISSN 2687-0711 (Online)

Оригинальные статьи

Научная статья УДК 541.138.2

https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9058

Кинетика катодного выделения водорода на дисилициде титана в сернокислом электролите

В. В. Третьякова, В. В. Пантелееван, А. Б. Шеин

Пермский государственный национальный исследовательский университет, ул. Букирева, 15, Пермь 614990, Российская Федерация

Методами поляризационных и импедансных измерений изучены кинетика и механизм реакции выделения водорода на TiS^-электроде в растворах x M H2SO4 + (0.5 - x) M Na2SO4 (x = 0.5; 0.35; 0.20; 0.05).

Катодные поляризационные кривые TiS^-электрода характеризуются тафелевским участком с наклоном 0.1160.120 В при E от -0.30 до -0.48 В (ст.в.э.). Величина перенапряжения выделения водорода при i = 1 А/см2 для TiSi2 составляет 0.90-0.96 В. Кинетические параметры реакции выделения водорода на силициде близки к теоретическим для замедленной стадии переноса заряда.

На основании измерений дифференциальной емкости TiS^-электрода (при f = 10 кГц) в зависимости от величины катодной поляризации и кислотности электролита сделано заключение о присутствии на поверхности силицида тонкой диэлектрической пленки диоксида кремния (Si + 2H2O ^ SiO2 + 4H+ + 4e), которая не восстанавливается при невысоких катодных поляризациях.

Спектры импеданса TiS^-электрода при потенциалах тафелевской области представляют собой емкостные полуокружности со смещенным центром. Спектры импеданса описываются эквивалентной электрической схемой, фарадеевский импеданс которой состоит из последовательно соединенных сопротивления переноса заряда R1 и параллельной Я2С2-цепочки, отвечающей адсорбции атомарного водорода на поверхности электрода; импеданс двойнослойной емкости моделируется элементом постоянной фазы СРЕГ Критерий с2 для схемы составляет (1.3-3.7)-10-4 (при использовании data modulus weighting); сумма квадратичных отклонений равна (1.5-4.1)-10-2; ошибка определения значений параметров схемы не превышает 10 %.

Экспериментальные значения наклонов lgßpE-, lgR2,E- и lg C^E-зависимостей близки к теоретическим значениям наклонов для механизма разряд - электрохимическая десорбция, в котором обе стадии необратимы и коэффициенты переноса стадий не равны, при выполнении изотермы Ленгмюра для адсорбированного атомарного водорода. Одновременно с реакцией выделения водорода протекает реакция абсорбции водорода с кинетическим контролем. Ключевые слова: дисилицид титана TiSi2, реакция выделения водорода, сернокислый электролит, импеданс Благодарности: исследования выполнены при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование», 2021 г.

Для цитирования: Третьякова В. В., Пантелеева В. В., Шеин А. Б. Кинетика катодного выделения водорода на дисилициде титана в сернокислом электролите. Конденсированные среды и межфазные границы. 2022;24(1): 88-94. https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9058

For citation: Tretyakova V. V., Panteleeva V. V., Shein A. B. The kinetics of cathodic hydrogen evolution on titanium disilicide in a sulphuric acid solution. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2022;24(1): 88-94. https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9058

И Пантелеева Виктория Вячеславовна, e-mail: vikpant@mail.ru © Третьякова В. В., Пантелеева В. В., Шеин А. Б., 2022

Аннотация

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

В. В. Третьякова и др.

Кинетика катодного выделения водорода на дисилициде титана...

1. Введение

Реакция выделения водорода (р.в.в.) относится к электрокаталитическим процессам, скорость которых в значительной степени зависит от природы, структуры материала электрода, состояния его поверхности. В связи с этим в качестве катализаторов р.в.в. исследовались металлы, сплавы, интерметаллические и металлопо-добные (карбиды, силициды, германиды, нитриды, халькогениды, композиционные материалы на их основе) соединения [1-16].

Кинетические закономерности р.в.в. на силицидах переходных металлов являются малоизученными. Исследование р.в.в. на силицидах переходных металлов показало [1-4, 7-9, 10, 13-15], что силициды в зависимости от природы и концентрации металла и кремния в соединении, pH и состава среды могут характеризоваться меньшим или большим по сравнению с соответствующими чистыми металлами перенапряжением выделения водорода; отмечено [1,

2, 13] влияние тонкой оксидной пленки диоксида кремния на кинетику выделения водорода на силицидах в кислых средах при невысоких катодных поляризациях.

Целью настоящей работы является установление кинетики и механизма реакции выделения водорода на дисилициде титана (TiSi2) в растворах серной кислоты различной концентрации, определение электрохимической активности TiSi2 в р.в.в.

2. Экспериментальная часть

Материалом для исследования служил диси-лицид титана (TiSi2), который был получен методом Бриджмена.

Электрохимические измерения проведены при температуре 25 оС в условиях естественной аэрации в неперемешиваемых растворах 0.5 M H2SO4; 0.35 M H2SO4 + 0.15 M Na2SO4; 0.20 M H2SO4 + 0.30 M Na2SO4; 0.05 M H2SO4 + 0.45 M Na2SO4. Для приготовления растворов использовали деионизованную воду (удельное сопротивление воды - 18.2 МОм • см, содержание органического углерода - 4 мкг/л), полученную с помощью системы очистки воды Milli-0 фирмы Millipore (Франция), и реактивы H2SO4, Na2SO4 квалификации «х.ч.». Измерения проведены с помощью потенциостата-гальваностата с встроенным частотным анализатором Solartron 1280C фирмы Solartron Analytical (Великобритания) в электрохимической ячейке ЯСЭ-2 с разделенными пористой стеклянной диафрагмой катодным

и анодным отделениями. В качестве электрода сравнения использовали насыщенный хлорид-серебряный электрод, в качестве вспомогательного электрода - платиновый электрод. Потенциалы в работе приведены относительно стандартного водородного электрода.

Перед проведением измерений рабочую поверхность электрода шлифовали абразивными бумагами с последовательным уменьшением размера зерна, обезжиривали этиловым спиртом, ополаскивали рабочим раствором. После погружения в раствор электрод подвергали катодной поляризации при плотности тока 0.5 мА/см2 в течение 10 мин, затем выдерживали при потенциале разомкнутой цепи до установления стационарного значения, далее регистрировали спектры импеданса. Перед измерением спектров импеданса при каждом потенциале проводили потенциостатическую поляризацию электрода до установления практически постоянного значения тока, после чего начинали измерения импеданса при данном Е и более низких потенциалах, изменяя потенциал с определенным шагом. На основе полученных значений / для данного значения Е строили катодные потенциостатические кривые. Диапазон используемых в импедансных измерениях частот f (ю/2я) - от 20 кГц до 0.02 Гц, амплитуда переменного сигнала 5-10 мВ.

3. Результаты и их обсуждение

Катодные потенциостатические кривые ТЬ Si2-электрода в растворах серной кислоты приведены на рис. 1. На катодных кривых силицида в области потенциалов от -0.30 до -0.48 В отмечается наличие линейного участка с наклоном 0.116-0.120 В; при понижении кислотности электролита диапазон потенциалов регистрации линейной зависимости Е от ^ / уменьшается (табл. 1). В области Е < -0.48 В отмечается повышение наклона с ростом катодной поляризации. Величина перенапряжения выделения водорода при / = 1 А/см2 для ТС^ составляет 0.900.96 В, то есть дисилицид титана в сернокислом электролите относится к материалам с высоким перенапряжением выделения водорода и, таким образом, не обладает высокой электрохимической активностью в р.в.в.

Кинетические параметры реакции выделения водорода на ТО^-электроде при потенциалах линейной зависимости Е от ^ / на поляризационных кривых близки к теоретическим для замедленной стадии переноса заряда (табл. 1) [17].

0.6

0.5

И

0.4

0.3

Рис.

TiSi

0.352 M H2SO4" 0.15 M Na2SO4; 3 - 0.20 M H2SO4 + ■ 0.05 M H2S04 + 0.45 M Na2SO4

0.30 M Na2SO4; 4 -

C = -

1

wZ

22

20

§ 18 e

и

U

16 14 12

1

-6 -5 -4 -3

2

lgz' (i, А/см ) 1. Катодные потенциостатические кривые -электрода в растворах: 1 - 0.5 M HSO,; 2

0.3

0.4

0.5

0.6

-E, В

Рис. 2. Зависимость дифференциальной емкости ТО^-электрода от потенциала при частоте 10 кГц в растворах: 1 -0.5 М Н^04; 2 - 0.35 М Н^04 + 0.15 ■ 0.20 М Н^04 + 0.30 М 4 - 0.05

Дифференциал ьная емкость ТОр2-электрода при частоте переменного тока f = 10 кГц в исследованной области составляет ~10-22 мкФ/см2, при потенциалах линейно го участка на катодных кривых проходит через сл або выраженный максимум и уменьшается при снижении кислотности среды (рис. 2). Дифференциальную емкость определяли из значений мнимой составляющей импеданса :

M Na2SO4; 3 -MH2SO4 + 0.45 MNa2SO4

ные значения дифференциальной емкости Т1-Si2-электрода по сравнению со значениями емкости, характерными для твердых металлических электродов в водных растворах электролитов (~20-40 мкФ/см2), не могут быть связаны с характером проводимости и низкой концентрацией носителей заряда в силициде.

Низкие значения емкости силицида, по-видимому, обусловлены присутствием на его поверхности тонкой диэлектрической пленки ди-

оксида кремния (Si + 2H2O

SiO2 + 4H+

+ 4e-

где ю - круговая частота переменного тока (ю = .

В соответствии с [18] дисилицид титана при комнатной температуре относится к металлическим проводникам и характеризуется удельным сопротивлением, не превышающим значений 20 мкОм • см. Соответственно, понижен-

Б° = -0.86 В [19]). Оксидная пленка формируется на силициде уже при потенциале коррозии и не подвергается восстановлению во время катодной поляризации. Авторами [1, 2] также показано, что SiO2 является устойчивым в кислых средах при невысоких катодных поляризациях.

Таблица 1. Кинетические параметры реакции выделения водорода на ТО^-электроде в растворах серной кислоты

Раствор -E, В -i3£ ] ,B 1 SlgiJ, H+ -h, В при i = 1 А/см2 д lg i E - Г дЕ ^ , B i

ld lg cn+, Ёд lg cn+j

0.5M H2SO4 0.30-0.48 0.120±0.003 0.90±0.02 1.01±0.04 0.123±0.005

0.35MH2SO4 + 0.15M Na2SO4 0.30-0.48 0.119±0.003 0.92±0.02

0.20 MH2SO4 + 0.30MNa2SO4 0.33-0.48 0.116±0.004 0.94±0.04

0.05 M H2SO4 + 0.45 M Na2SO4 0.36-0.48 0.117±0.003 0.96±0.03

—>

Снижение дифференц иальной емкости с уменьшением кислотности электр олита (рис. 2) может быть обусловлено ме ньшей скоростью химического растворения SiO2 в растворах смень-шей кислотностью. Согласно [20] скорость химического растворения различных ф орм диоксида кремния (кварц, аморфный оксид) минимальна при рН ~(2-3) и возрастает при отклонении в обе стороны от этого значения. Величины рНиссле -дованных электролитов составляют 0.4-1.8 и, таким образом, соответствуют нисходящсй ветви кривой зависимости скорости растворения SiO2 от рН раствора.

Введение в раствор 0.5 М Н^04 фторида натрия (0.005 М), вызывающего растворение диоксида кремния [20], приводит к увеличению дифференциальной емкости силицида в ~1.3-2.1 раза. Более высокие значения дифференциальной емкости силицида в присутствии фторида подтверждают предположение о том, что низкие значения емкости та^ в кислом бесфторид-ном растворе обусловлены присутствием на его поверхности тонкой оксидной пленки.

Спектры импеданса ТО^-элекгрода в исследованных растворах представляют собой емкостные полуокружности со смещенным центром (рис. 3), которым на графике зависимости фазов ого угла ф от логарифма частоты перемен-

6000 -

N

* 3000 -

3000 6000 9000 12000 15000 Z', Ом см2

с!100

N

100

200

300

400

Z', Ом см

Рис. 3. Спектры импеданса TiS^-электрода в 0.20 M H2S04 + 0.30М Na2S04 при£,B:O- -0.33; 2 - -0.36; 3 - -0.39; 4 - -0.422; 5 - -0.45; 6 - -0.48; 7 - -0.51; 8- -0.54; 9 —0.57: 10 - -0.60

ного тока f соответствуют нес иммстричные максимумы. Величина электр од а во всех растворах изменяется в соответствии с ходом поляризационных кривых (рис. 1).

Для моделирования р.в.в. на Т 8^-электроде при потенциала линсйн ой зависимости Е от ^ / на катодных поляризационных кривых в исследованных растворах исп льзована эквивалент-наяэлектрическат схемл,преДстахленная во рис. 4. В этой схеме: Яз - сопротивление электролита, - сопротивле ниепнр ен оса заряд а, сопротивление —, и емкость Л2 описывают адсорбцию атомарного водорода на поверхности электрода, элемент СРЕ1 моделирует двойно-слойную емкость на неоднородной поверхности твердого электрода.

Рис. 4. Эквивалентная электрическая схема для ТО^-электрода в растворах серной кислоты в области потенциалов выделения водорода

Импеданс элемента постоянной фазы равен:

ZcpE = 01(}&)р.

В этом соотношении при р = 1 - у эле м ент постоянной фазы представляет неидеальную емкость; у - величина, значитель но меньше 1 (типично у < 0.2) [21].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Применение нелинейного метода наименьших пвадратов (программа ZView2) показало, что экпивалеитная сасла на плс. 4 ьлпвлетво-рительно описывает экспедиде нтальные спектры импеданса ТО^-электрода, полученные при Е от -0.30 до -0.48 В. Критерий с2, вычисленный в нХ1еуьй дтяттдй сххры, ссетавляет (1.3-Ь.7410 ~е ; суммак д ад-отичных нений равна (1.5-4.1)-10-2; ошибка определения значений па-рамеоров схемы не превышает 5 % и только для величины ^ достигает 10 %. Последнее, по-видимому, связано со сложностью определения малых значений ^ на фоне больших значений Я2. Значения параметров эквивалентной схемы для раствора 0.20 М Н^04 + 0.30 М приведе-

ныв табл. 2.

Результаты определения численных значений параметров Я1, Я2, С2 эквивалентной схемы на рис. 4 для та^-электрода в исследованных

0

0

0

0

растворах проанализированы в зависимости от потенциала в полулогарифмических координатах (рис. 5, табл. 3). В области потенциалов от -0.30 до -0.48 В 1£[Х,£'-зависимости, где X = Я1, Я2, С2, линейны, что свидетельствует о выполнении изотермы адсорбции Ленгмюра для адсорбированного атомарного водорода [22]. Экспериментальные значения наклонов (Э ^ X / дЕ )с близки

н+

к теоретическим значениям наклонов для механизма разряд - электрохимическая десорбция, в котором обе стадии необратимы и коэффициенты переноса стадий не равны [22].

Пониженные значения производных (д ^ X / дЕ )с согласно [23] могут быть связаны

н+

с тем, что одновременно с реакцией выделения водорода протекает реакция абсорбции атомарного водорода материалом электрода. Отсутствие дополнительной временной константы, характеризующей абсорбцию вод орода,на спектрах импеданса ТО^-электрода (рис. 3) при потенциалах линейной зависимости Е от ^ / на поляризационных кривых свидетельствует о том, что скорость-определяющим процессом при абсорбции водорода, по-видимому, является переход водорода из адсорбированного состояния в абсорбированное. В этом случае сопротивление Я2 в эквивалентной схеме на рис. 4 выражается через адсорбционное сопротивление Яайз и

Я Я ай

сопротивление абсорбции ЯаЪ\

R =

R R

ads abs Rads + Rabs

0.35 0.40 0.45 -E, В

РТс. 5. Зав ис и мост и 1-Х (X: 1 - 2- Я2,3-С2)от потенциала TiSi2-электрода в растворе 0.20 М H2SO4 + 0.30 М Единицы измерения: Я1 и

Я2 - в Ом • см2, С2 - в мкФ/см2

4. Заключение

Установлено, что реакция выделения водорода на дисилициде титана в сернокислом электролите протекает по маршруту разряд - электрохимическая десорбция, обе стадии необратимы, коэффициенты переноса стадий не равны;

для адсорбированного атомарного водорода вы-

Таблица 2. Значения параметров эквивалентной схемы на рис. 4 для ТОк-электрода в растворе

0.20 M H2SO4 + 0.30 M Na2SO4

-Е, В Rv Ом^см2 R2, Ом-см2 C2-106, Ф-см-2 01^104, Ф^см-2 •с(Р1-1) P1

0.33 89.2 18818 8.51 1.39 0.817

0.36 76.4 9145 8.43 1.50 0.821

0.39 71.7 4507 8.11 1.59 0.803

0.42 70.4 2263 7.83 1.66 0.798

0.45 62.4 1134 7.65 1.65 0.795

0.48 56.5 704.2 7.53 1.66 0.792

Таблица 3. Величины наклонов (д^ X / дЕ)с (X = Я1, Я2, С2) для ТО^-электрода в растворах и Н+ серной кислоты

Раствор -E, В (32) H+ [Э l§ ^ ] ,B-' ch+ (э 1С) H+

0.5 M H2SO4 0.30-0.48 0.9±0.5 9.1±0.5 0.35±0.03

0.35 M H2SO4 + 0.15 M Na2SO4 0.33-0.48 1.5±0.2 8.3±0.4 0.23±0.05

0.20 M H2SO4 + 0.30 M Na2SO4 0.33-0.48 1.2±0.3 9.4±0.6 0.37±0.03

0.05 M H2SO4 + 0.45 M Na2SO4 0.36-0.48 1.4±0.2 8.8±0.3 0.25±0.04

4

3

2

3

1

В. В. Третьякова и др.

Кинетика катодного выделения водорода на дисилициде титана...

полняется изотерма адсорбции Ленгмюра. Сделано предположение об осложнении р.в.в. реакцией абсорбции водорода материалом электрода, протекающей с кинетическим контролем (во всем исследованном диапазоне потенциалов). Обнаружено, что дисилицид титана в сернокислом электролите относится к материалам с высоким перенапряжением выделения водорода и не обладает высокой электрохимической активностью в р.в.в. Отмечено присутствие на поверхности электрода при невысоких катодных поляризациях тонкой оксидной пленки.

Заявленный вклад авторов

Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет известных финансовых конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в этой статье.

Список литературы

1. Shamsul Huq A. K. M., Rosenberg A. J. J. Electrochemical behavior of nickel compounds: I. The hydrogen evolution reaction on NiSi, NiAs, NiSb, NiS, NiTe2, and their constituent elements. Journal of The Electrochemical Society. 1964;111(3): 270-278. https:// doi.org/10.1149/1.2426107

2. Vijh A. K., Belanger G., Jacques R. Electrochemical activity of silicides of some transition metals for the hydrogen evolution reaction in acidic solutions. International Journal of Hydrogen Energy. 1990;15(11): 7 89-7 94. https://doi.org/10.1016/03 60-3199(90)90014-P

3. Vijh A. K., Belanger G., Jacques R. Electrolysis of water on silicides of some transition metals in alkaline solutions. International Journal of Hydrogen Energy. 1992;15(7): 479-483. https://doi. org/10.1016/0360-3199(92)90146-N

4. Wirth S., Harnisch F., Weinmann M., Schröder U. Comparative study of IVB-VIB transition metal compound electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction. Applied Catalysis B: Environmental. 2012;126: 225-230. https://doi.org/10.10Wj.apcatb.2012.07.023

5. Shein A. B., Kichigin V. I., Konyk M., Romaka L., Stadnyk Yu. Study of the kinetics and mechanism of the hydrogen evolution reaction on CeMe2Ge2 electrodes (Me = Fe, Co, Ni). Chemistry of Metals and Alloys. 2013;6(3-4): 113-120. https://doi.org/10.30970/ cma6.0245

6. Meyer S., Nikiforov A. V., Petrushina I. M., Kohler K., Christensen E., Jensen J. O., Bjerrum N. J. Transition metal carbides (WC, Mo2C, TaC, NbC) as

potential electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) at medium temperatures. International Journal of Hydrogen Energy. 2015;40(7): 2905-2911. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.12.076

7. Safizadeh F., Ghali E., Houlachi G. Electrocatal-ysis developments for hydrogen evolution reaction in alkaline solutions - A Review. International Journal of Hydrogen Energy. 2015;40(1);256-274. https://doi. org/10.1016/j.ijhydene.2014.10.109

8. Kichigin V. I., Shein A. B. Kinetics and mechanism of hydrogen evolution reaction on cobalt silicides in alkaline solutions. Electrochimica Acta. 2015;164: 260-266. https://doi.org/10.1016Zj.electac-ta.2015.02.198

9. Sapountzi F. M., Gracia J. M., Weststrate C. J., Fredriksson H. O. A., Niemantsverdriet J. W. Electrocatalysts for the generation of hydrogen, oxygen and synthesis gas. Progress in Energy and Combustion Science. 2017;58: 1-35. https://doi.org/10.1016/j. pecs.2016.09.001

10. Eftekhari A. Electrocatalysts for hydrogen evolution reaction. International Journal of Hydrogen Energy. 2017;42(16): 11053-11077. https://doi. org/10.1016/j.ijhydene.2017.02.125

11. Kichigin V. I., Shein A. B. An electrochemical study of the hydrogen evolution reaction at YNi2Ge2 and LaNi2Ge2 electrodes in alkaline solutions. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2018;830-831: 72-79. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2018.10.029

12. Karfa P., Majhi K. C., Madhuri R. Group IV transition metal based phospho-chalcogenides@ MoTe2 for electrochemical hydrogen evolution reaction over wide range of pH. International Journal of Hydrogen Energy. 2019;44(45): 24628-24641. https:// doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.07.192

13. Пантелеева В. В., Вотинов И. С., Полковников И. С., Шеин А. Б. Кинетика катодного выделения водорода на моносилициде марганца в сернокислом электролите. Конденсированные среды и межфазные границы. 2019;21(3): 432-440. https://doi. org/10.17308/kcmf.2019.21/1153

14. Кузьминых М. М., Пантелеева В. В., Шеин А. Б. Катодное выделение водорода на дисилициде железа. I. Щелочная среда. Известия вузов. Химия и химическая технология. 2019;62(1): 38-45. https:// doi.org/10.6060/ivkkt.20196201.5745

15. Кузьминых М. М., Пантелеева В. В., Шеин А. Б. Катодное выделение водорода на дисилициде железа. II. Кислая среда. Известия вузов. Химия и химическая технология. 2019;62(2): 59-64. https://doi. org/10.6060/ivkkt.20196202.5750

16. Theerthagiri J., Lee S. J., Murthy A. P., Madha-van J., Choi M. Y. Fundamental aspects and recent advances in transition metal nitrides as electrocata-lysts for hydrogen evolution reaction: A review. Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2020;24(1):

В. В. Третьякова и др. Кинетика катодного выделения водорода на дисилициде титана...

100805-100827. https://doi.org/10.1016/j. cossms.2020.100805

17. Ротинян А. Л., Тихонов К. И., Шошина И. А. Теоретическая электрохимия. Ленинград: Химия; 1981. 424 с.

18. Мьюрарка М. Силициды для СБИС. М.: Мир; 1986. 176 с.

19. Сухотин А. М. Справочник по электрохимии. Ленинград: Химия; 1981. 488 с.

20. Zhang X. G. Electrochemistry of silicon and its oxide. Kluwer Academic/Plenum Publishers; 2001. 510 p.

21. Orazem M. E., Tribollet B. Electrochemical Impedance Spectroscopy. John Wiley and Sons, Hoboken;2008. 533 p.

22. Kichigin V. I., Shein A. B. Diagnostic criteria for hydrogen evolution mechanisms in electrochemical impedance spectroscopy. Electrochimica Acta. 2014;138: 325 -333. https://doi.org/10.1016/j. electacta.2014.06.114

23. Kichigin V. I., Shein A. B. Influence of hydrogen absorption on the potential dependence of the Fara-daic impedance parameters of hydrogen evolution reaction. Electrochimica Acta. 2016;201: 233-239. https://doi.org/10.10Wj.electacta.2016.03.194

Информация об авторах

Третьякова Валерия Витальевна, магистрант кафедры физической химии химического факультета, Пермский государственный национальный исследовательский университет (Пермь, Российская Федерация).

https://orcid.org/0000-0002-7629-9307 1era.karaxina@yandex.ru

Пантелеева Виктория Вячеславовна, к. х. н., доцент кафедры физической химии химического факультета, Пермский государственный национальный исследовательский университет (Пермь, Российская Федерация).

https://orcid.org/0000-0002-1506-6665 vikpant @ mai1.ru

Шеин Анатолий Борисович, д. х. н., профессор, заведующий кафедрой физической химии химического факультета, Пермский государственный национальный исследовательский университет (Пермь, Российская Федерация).

https://orcid.org/0000-0002-2102-0436 ashein@psu.ru

Поступила в редакцию 18.08.2021; одобрена после рецензирования 10.09.2021; принята к публикации 15.02.2022; опубликована онлайн 25.03.2022.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.