ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРОВ

Колпаков Михаил Евгеньевич; Дресвянников Александр Федорович; Сатараев Д. А.; Ермолаева Е. А.; Николаева Е В

doi:10.55421/3034-4689_2026_29_7_51

ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРОВ

Опубликовано в ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА · Страницы 51–63 · Рубрика: 2. Химическая технология

DOI: https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_7_51 · EDN: YYHGRO

Получено: 01.06.2026 Одобрено: 05.07.2026 Опубликовано: 30.07.2026

Авторы

КО

Колпаков Михаил Евгеньевич

ДР

Дресвянников Александр Федорович

СА

Сатараев Д. А.

ЕР

Ермолаева Е. А.

НИ

Николаева Е В

КО

Колпаков Михаил Евгеньевич

Ученая степень: доктор химических наук

Ученое звание: профессор

Казанский национальный исследовательский технологический университет профессор · Кафедра «Аналитической химии, сертификации и менеджмента качества"

ДР

Дресвянников Александр Федорович

Ученая степень: доктор химических наук

Ученое звание: профессор

Казанский национальный исследовательский технологический университет

СА

Сатараев Д. А.

Казанский национальный исследовательский технологический университет

ЕР

Ермолаева Е. А.

Казанский национальный исследовательский технологический университет

НИ

Николаева Е В

КНИТУ; Kazan National Research Technological University

АННОТАЦИЯ

В обзоре систематизированы результаты исследований, посвященных основным аспектам развития и применения гальванического замещения, включая синтез катализаторов, активных в электрохимических реакциях: выделения водорода и кислорода при электролизе воды, восстановления кислорода в топливных элементах, электрохимической конверсии CO2 и окисления спиртов. Рассмотренные работы последних лет демонстрируют, как гальваническое замещение обеспечивает формирование широкого спектра каталитических архитектур - от наноструктур типа «ядро-оболочка» и полых нанопластинок до высокоэнтропийных сплавов, одноатомных катализаторов и нано-, микроразмерных полиметаллических систем на основе 3d, 4d-металлов. Благодаря рациональному дизайну биметаллических поверхностей, деформации решетки и электронной модуляции активных центров достигнуты высокие каталитические характеристики, включая сверхнизкие перенапряжения (до 15 мВ в случае реакции выделения водорода и 203 мВ для реакции выделения кислорода) и эксплуатационную стабильность, превышающую 700 часов при промышленных плотностях тока. Особое внимание уделено методам in situ спектроскопии и квантово-химическим расчетам, которые раскрывают молекулярную природу повышенной активности и стабильности, связывая их с типом активных центров, характером межфазных взаимодействий и динамикой поверхностной реструктуризации. Обсуждаются ключевые задачи (масштабируемость синтеза, создание прогностических вычислительных моделей, снижение зависимости от металлов семейства платины и интеграция катализаторов в мембранно-электродные блоки), а также перспективные направления развития, включая расширение реакционного пространства на восстановление нитратов, переработку биомассы и использование нетрадиционных реакционных сред. Совокупность рассмотренных результатов позволяет позиционировать гальваническое замещение, как ключевую технологию синтеза электрокатализаторов нового поколения для устойчивой энергетики.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ СПЛАВЫ, ОДНОАТОМНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ, ВЫДЕЛЕНИЕ КИСЛОРОДА, ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА, ВОССТАНОВЛЕНИЕ КИСЛОРОДА, ДИОКСИД УГЛЕРОДА, ОРГАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОСИНТЕЗ

Текст

Текст (PDF)

Читать Скачать

1. H. Cheng, C. Wang, D. Qin, Y. Xia, Acc. Chem. Res., 56, 900-909 (2023). DOI:https://doi.org/10.1021/acs.accounts.3c00067.

2. S. Zhou, M. Xie, Y. Ding, Z. Wang, Q. Nguyen, K. K. Li, Y. Xia, Nano Lett., 24, 43, 13513-13519 (2024). DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c02764.

3. A. F. Drevsyannikov, M. E. Kolpakov, Russ. J. Phys. Chem. A, 92, 5, 905-908 (2018). DOI:https://doi.org/10.1134/S0036024418050096.

4. A. F. Dresvyannikov, M. E. Kolpakov, E. A. Ermolaeva, Russ. J. Phys. Chem. A, 96, 2, 309-314 (2022). DOI:https://doi.org/10.1134/S003602442202008X.

5. A. F. Dresvyannikov, M. E. Kolpakov, E. A. Ermolaeva, Russ. J. Phys. Chem. A, 94, 6, 1098-1103 (2020). DOI:https://doi.org/10.1134/S0036024420060084.

6. P. Chen, S. Huang, Fuel, 364, Article 131106 (2024). DOI:https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131106.

7. J. Zhao, J. Wang, Y. Wang, J. Zhang, E. Luo, B. Lv, T. Hu, J. Jia, Nanoscale, 16, 14, 7031-7040 (2024). DOI:https://doi.org/10.1039/D3NR06359C.

8. A. F. Dresvyannikov, M. E. Kolpakov, E. A. Ermolaeva, Russ. J. Phys. Chem. A, 97, 10, 2136-2143 (2023). DOI:https://doi.org/10.1134/S0036024423100072.

9. A. Qayum, K. Harrath, R. Li, A. R. Woldu, P. K. Chu, L. Hu, F. Lu, X. Yao, Small, 21, 3, Article 2408854 (2025). DOI:https://doi.org/10.1002/smll.202408854.

10. X. Deng, J. Chen, Q. Chen, Y. Zhou, X. Liu, J. Zhang, G. Wang, R. Wang, Appl. Surf. Sci., 665, Article 160310 (2024). DOI:https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.160310.

11. W. Lin, S. Yan, N. Song, S. Gao, Int. J. Hydrogen Energy, 190, Article 152251 (2025). DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2025.152251.

12. L. Yao, F. Zhang, S. Yang, H. Zhang, Y. Li, C. Yang, H. Yang, Q. Cheng, Adv. Mater., 36, 25, Article 2314049 (2024). DOI:https://doi.org/10.1002/adma.202314049.

13. C. Li, B. Kim, Z. Li, R. Thapa, Y. Zhang, J.-M. Seo, R. Guan, F. Tang, J.-H. Baek, Y.H. Kim, J.-P. Jeon, N. Park, J.-B. Baek, Adv. Mater., 36, 31, Article 2403151 (2024). DOI:https://doi.org/10.1002/adma.202403151.

14. S. Ruck, A. Hutzler, S. Thiele, C. van Pham, Small Methods, 9, 4, Article 2401179 (2025). DOI:https://doi.org/10.1002/smtd.202401179.

15. V. Nithiyasri, K. Thulasi, P. S. Kumar, Adv. Sustain. Syst., 10, 1, Article e00738 (2026). DOI:https://doi.org/10.1002/adsu.202500738.

16. B. Naveen, S. W. Lee, Molecules, 30, 20, Article 4062 (2025). DOI:https://doi.org/10.3390/molecules30204062.

17. C. Du, Z. Wang, X. Chen, Y. Wang, C. Chen, X. Liu, Y. Huo, H. Sun, G. Xu, Int. J. Hydrogen Energy, 88, 152-162 (2024). DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.09.104.

18. P. Cao, C. Xu, L. Zhang, J. Li, S.-B. Cheng, M. Lin, J. Mater. Chem. A, 12, 48, 33908-33916 (2024). DOI:https://doi.org/10.1039/D4TA05900J.

19. H. Wu, Q. Zhang, S. Chu, H. Du, Y. Wang, P. Liu, Materials, 17, 20, Article 5082 (2024). DOI:https://doi.org/10.3390/ma17205082.

20. H. Yang, S. Lee, K. Lee, H. Chang, J. Roh, D. Shin, M. Kim, E. Cho, Meet. Abstr., MA2024-02, Article 2691 (2024). DOI:https://doi.org/10.1149/MA2024-02412691mtgabs.

21. A. Banti, I. Avramova, S. Sotiropoulos, J. Georgieva, Catalysts, 15, 9, Article 895 (2025). DOI:https://doi.org/10.3390/catal15090895.

22. W. Cao, M. Kumar, N. Thakur, T. Uchiyama, Y. Gao, S. Tominaka, A. Machida, T. Watanabe, R. Sato, T. Teranishi, M. Matsumoto, H. Imai, Y. Sakurai, Y. Uchimoto, ACS Appl. Energy Mater., 7, 19, 8515-8525 (2024). DOI:https://doi.org/10.1021/acsaem.4c01444.

23. F. Di Costola, N. B. D. Monti, I. Napal, E. Magnano, C. F. Pirri, G. Cicero, M. Fontana, F. Risplendi, S. Nappini, J. Zeng, J. Phys. Chem. Lett., 16, 35, 9088-9096 (2025). DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.5c01788.

24. J. Shin, Y. Gwon, S. Y. Hwang, S. Bae, S. Y. Kim, C. K. Rhee, Y. Sohn, J. Alloys Compd., 1010, Article 177660 (2025). DOI:https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.177660.

25. M. Shepida, O. Kuntyi, A. Mazur, G. Zozulya, M. Sozanskyi, V. Kordan, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 768, 18, 1191-1199 (2024). DOI:https://doi.org/10.1080/15421406.2024.2390215.

26. Z. Huang, Z. Zhang, L. Chao, X. Jia, Molecules, 29, 23, Article 5492 (2024). DOI:https://doi.org/10.3390/molecules29235492.

27. H. Luo, M. M. Titirici, Adv. Eng. Mater., 27, 9, Article 2402544 (2025). DOI:https://doi.org/10.1002/adem.202402544.

28. D. Ma, J. Zhao, J. Jia, Chem. Commun., 61, 18, 3724-3727 (2025). DOI:https://doi.org/10.1039/D4CC06525E.

29. Y. Xu, W. Xu, Z. Gao, Y. Liang, H. Jiang, Z. Li, Z. Cui, E. Liu, L. Ma, S. Zhu, ACS Appl. Mater. Interfaces, 17, 18, 26692-26700 (2025). DOI:https://doi.org/10.1021/acsami.5c02269.

30. A. Salah, H. D. Ren, N. Al-Ansi, A. Al-Salihy, F. A. Qaraah, S. A. Mahyoub, A. A. Ahmed, Q. A. Drmosh, ACS Appl. Mater. Interfaces, 16, 44, 60310-60320 (2024). DOI:https://doi.org/10.1021/acsami.4c13769.

31. A. F. Dresvyannikov, M. E. Kolpakov, E. A. Ermolaeva, Inorg. Mater., 60, 9, 1089-1094 (2024). DOI:https://doi.org/10.1134/S0020168524701395.

32. M. E. Kolpakov, A. F. Dresvyannikov, D. A. Sataraev, E.A. Ermolaeva, R. R. Gainullin, Dokl. Chem., 520, 6, 187-193 (2025). DOI:https://doi.org/10.1134/S0012500825601160.

33. A. F. Dresvyannikov, M. E. Kolpakov, E. A. Ermolaeva, Tsvetnye Metally, 7, 56-61 (2020). DOI:https://doi.org/10.17580/tsm.2020.07.07.

34. R. Loukrakpam, B. F. Gomes, M. Prokop, C. Bauer, M. Kutter, F. Baier, R. Kempe, C. Roth, J. Power Sources, 569, Article 232905 (2023). DOI:https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.232905.

35. E. Kolle-Görgen, G. Fortunato, M. Ledendecker, Chem. Mater., 34, 23, 10223-10236 (2022). DOI:https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c02443.

36. Y.C. Sekhar, S. Cho, Processes, 14, 9, Article 1473 (2026). DOI:https://doi.org/10.3390/pr14091473.

37. Y. Liu, S. Mao, Y. Cheng, Y. Zhu, W. Shi, T. Wang, J. Li, P. Rao, X. Shi, Z. Wang, G. Yang, H. Wang, M. Wang, Y. Li, Y. Yuan, W. Sun, Y. Tang, X. Tian, Z. Kang, Coord. Chem. Rev., 562, Article 217931 (2026). DOI:https://doi.org/10.1016/j.ccr.2026.217931.

38. R. Acheampong, K. Stewart-Thomas, M. N. Islam, H. Dhawan, J. Eastcott, S. Shahgaldi, Colloids Surf. A, 728, Article 138741 (2026). DOI:https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2025.138741.

39. L. Weseler, M. A. Allam, L. C. Ibañez, C. Roth, T. Turek, Curr. Opin. Chem. Eng., 51, Article 101233 (2026). DOI:https://doi.org/10.1016/j.coche.2026.101233.

40. H. Mohtasham, S. J. Sajjadi, K. Akhtari, D. Bahari, A. Salimi, ACS Appl. Mater. Interfaces, 17, 50, 67882-67893 (2025). DOI:https://doi.org/10.1021/acsami.5c17558.

41. Z. Mukadam, S. B. Scott, M. M. Titirici, I. E. L. Stephens, Philos. Trans. R. Soc. A, 382, 2282, Article 20230262 (2024). DOI:https://doi.org/10.1098/rsta.2023.0262.

42. J. He, Y. He, X. Liu, H. Sun, H. Mao, D. Yang, M. Li, S. Zhou, Y. Zhao, Mater. Rep. Energy, 6, 2, Article 100426 (2026). DOI:https://doi.org/10.1016/j.matre.2026.100426.

43. H. Wang, X. Kang, B. Han, Chem. Sci., 15, 26, 9949-9976 (2024). DOI:https://doi.org/10.1039/D4SC02318H.

PDF Текст JATS XML

Заведующая редакцией

Романова Разия Гусмановна

romanova_rg@mail.ru

Заместитель главного редактора

Дресвянников Александр Федорович

a.dresvyannikov@mail.ru

Ответственный секретарь

Горюнова Светлана Михайловна

svetlanagoryunova@yandex.ru

Главный редактор

Казаков Юрий Михайлович

office@kstu.ru

Заместитель главного редактора

Михайлов Олег Васильевич

olegmkhlv@gmail.com

загрузок

ГОСТ

Колпаков М. Е., Дресвянников А. Ф., Сатараев Д. А., Ермолаева Е. А., Николаева Е. В. ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРОВ // ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. 2026. №. 7. С. 51-63. DOI: https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_7_51. EDN: YYHGRO. (дата обращения: 09.09.2026).

MLA

Колпаков Михаил Евгеньевич, Дресвянников А. Ф., Сатараев Д. А., Ермолаева Е. А., Николаева Е. В.. "ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРОВ." ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 29.7 (2026): 51-63. DOI: https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_7_51. EDN: YYHGRO.

APA

Колпаков М. Е., Дресвянников А. Ф., Сатараев Д. А., Ермолаева Е. А., Николаева Е. В. (2026). ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРОВ. ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА, 29(7), 51-63. https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_7_51 EDN: YYHGRO.

Chicago

Колпаков Михаил Евгеньевич, Дресвянников А. Ф., Сатараев Д. А., Ермолаева Е. А., Николаева Е. В.. "ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРОВ." ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 29, no. 7 (2026): 51-63. https://doi.org/10.55421/3034-4689_2026_29_7_51. EDN: YYHGRO.

WIKI

{{cite journal | author = Колпаков М. Е., Дресвянников А. Ф., Сатараев Д. А., Ермолаева Е. А., Николаева Е. В. | title = ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРОВ | journal = ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА | year = 2026 | volume = 29 | issue = 7 | pages = 51-63 | doi = 10.55421/3034-4689_2026_29_7_51 }} EDN: YYHGRO

Скопировать

Экспорт: BibTeX EndNote RefMan RusMARC

ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ ЭЛЕКТРОКАТАЛИЗАТОРОВ

Подтверждение