Аннотация:Процессы гетерогенного переноса иона на сегодняшний день получили
крайне ограниченное теоретическое рассмотрение. В отличие от про-
цессов гетерогенного переноса электрона, для описания кинетики кото-
рых предложены современные квантовохимические модели, апробиро-
ванной модели переноса иона не было предложено. Однако, поскольку
к классу реакций переноса иона относятся многие реакции электрооса-
ждения металлов, окисления адсорбированных ионов, а также процес-
сы интеркаляции ионов в структуры различных соединений, построе-
ние самосогласованной кинетической модели переноса иона необходи-
мо для развития подходов, позволяющих управлять кинетикой этих
процессов.
Ключевым отличием процесса переноса иона от процесса гетеро-
генного переноса электрона является более выраженная зависимость
скорости процесса от структуры границы раздела электрод/раствор,
поскольку в реакциях переноса иона эффективная координата реакции
связана с движением иона к поверхности электрода, в то время как
кинетика процесса внешнесферного гетерогенного переноса электрона
определяется обобщенной координатой растворителя, и в этом случае
перенос заряда может осуществляться без прямого контакта реаген-
та и электрода. В случае переноса иона реализуется прямой контакт
реагента и материала электрода, вследствие чего рассмотрение кине-
тики такого процесса требует наличия микроскопической информации
о строении границы раздела фаз и энергетике подвода иона. Однако,
на первом этапе исследования основной задачей является определе-
ние лимитирующей стадии процесса и основных компонентов актива-
ционного барьера реакции. Подобное исследование должно включать
установление зависимости скорости процесса от природы растворите-
ля, структуры межфазной границы, природы материала электрода и
размера и заряда иона.
Реакции интеркаляции являются удобными модельными система-
3
ми для выявления факторов, определяющих скорость процесса пере-
носа иона, поскольку в этих реакциях не происходит переноса элек-
трона на частицу реагента, вносящего дополнительные сложности в
диагностику механизма процесса. В настоящей работе в качестве мо-
дельной системы рассматривается интеркаляция ионов лития в струк-
туру оксида ванадия (V). Основной задачей исследования является
выявление вклада энергетики десольватации иона в активационный
барьер реакции интеркаляции и установление возможности контроля
скорости процесса интеркаляции иона кинетикой медленной реакции
десольватации реагента.