Аннотация:Оксиды марганца вызывают значительный интерес в качестве материалов для электрокатализа и суперконденсаторов ввиду возможности их получения в виде высокодисперсных порошков, высокой каталитической активности, широкой распространенности и низкой стоимости. Использование оксидов марганца в материалах для электрохимического преобразования и хранения энергии становится возможным за счет протекания электрохимических процессов, обусловленных редокс-переходами с участием поверхностных атомов марганца, а также электропревращениями редокс активных реагентов на поверхности оксидов. При этом закономерности реакций гетерогенного переноса электрона (ПЭ) через границу раздела фаз оксид/раствор могут в значительной степени отличаться от закономерностей кинетики электрохимических процессов на поверхности металлических электродов, поскольку оксиды марганца демонстрируют полупроводниковый характер проводимости. На сегодняшний день в литературе крайне малое внимание уделяется теоретическому описанию кинетики процессов гетерогенного ПЭ на полупроводниках, в связи с чем неэмпирический контроль скорости подобных процессов в электрохимических устройствах оказывает невозможным. Кроме того, при проведении электрохимических реакций на оксидах марганца в водных растворах вероятно образование крайне специфичных реакционных слоев, обусловленное гидроксилированием поверхности оксида. Поскольку в электрохимических устройствах оксиды марганца чаще всего эксплуатируются в водных растворах при нейтральных и щелочных значениях pH, выявление факторов контроля скорости процессов ПЭ на оксидах марганца является важной задачей.
На текущий момент в литературе отсутствует информация о влиянии полупроводниковых свойств и строения поверхности оксидов в водных растворах на кинетику реакций гетерогенного ПЭ. Также не приводятся оценки соотношения констант скорости ПЭ на оксидах и металлических электродах, что не позволяет сформулировать выводы об особенностях кинетики процессов ПЭ на полупроводниковых электродах в водных растворах.
В связи с этим, целью настоящей работы является оценка величин констант скорости ПЭ для одноэлектронных внешнесферных реакций на поверхности оксидов марганца. В качестве модельного оксида марганца в работе использованы электроосажденные пленки оксида марганца со структурой бирнессита.