КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-14-00033
НазваниеРазработка и исследование катализаторов окисления воды для модифицированных природных, биогибридных и исскуственных систем генерации протонов с целью производства молекулярного водорода
Руководитель Аллахвердиев Сулейман Ифхан-оглы, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук , г Москва
Конкурс №92 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-206 - Физиология и биохимия растений
Ключевые слова катализаторы фотосинтетического, (фото)электрохимического окисления воды, молекулярный водород, природный и искусственный фотосинтез, металлсодержащие органические комплексы, солнечная энергия
Код ГРНТИ34.31.17
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Истощение ископаемых видов топлива, возрастающие потребности в энергии и климатические изменения требуют перехода на альтернативные источники энергии (АИЭ). Запасание энергии Солнца в виде молекулярного водорода (МВ) перспективный способ перехода на АИЭ. Вода неисчерпаемый, возобновляемый источник электронов и протонов для генерации МВ. Mn4CaO5-кластер кислородвыделяющего комплекса (КВК) фотосистемы 2 (ФС2) оксигенных фототрофов - уникальный природный катализатор расщепляющий (окисляющий) воду на электроны, протоны и кислород. Знание механизма расщепления воды крайне актуально как с фундаментальной точки зрения, так и для искусственного производства МВ, биомассы за счет энергии света. Кроме того, без кислорода не возможно существование жизни. Целью проекта являются фундаментальные исследования, направленные на получение новой информации о структурно-функциональных особенностях и молекулярном механизме каталитических реакций окисления воды (ОВ), осуществляемых: (1) Mn4CaO5-катализатором КВК ФС2; (2) направленно модифицированным КВК ФС2; (3) а также новыми, разрабатываемыми металлорганическими катализаторами (фото)электрохимического ОВ, чрезвычайно востребованными как для применения в качестве прототипов эффективных, экологически безопасных, дешевых, доступных, искусственных катализаторов реакции извлечения протонов из воды для последующего их восстановления до МВ в системах искусственного фотосинтеза и в уже существующих промышленных установках, так и для возможного замещения синтезированными катализаторами Mn4CaO5-катализатора КВК ФС2 с целью создания новых эффективных, высокопроизводительных, стресс-устойчивых биогибридных систем. Одним из научно плодотворных и одновременно перспективных для экономики подходов познания фундаментальных принципов функционирования природного КВК ФС2, широко используемым многими научными группами наряду с другими подходами, является подход имитации КВК ФС2 путем создания и исследования синтетических металлорганических катализаторов расщепления воды на основе уже имеющихся данных о КВК ФС2, стремясь достичь максимально возможного соответствия по структурным и функциональным параметрам синтезируемых катализаторов природному КВК ФС2. Новые фундаментальные знания, получаемые в исследованиях создаваемых по образу и подобию КВК ФС2 катализаторов, служат источником информации о структурно-функциональных особенностях КВК ФС2, углубляют и расширяют наши представления об этом природном катализаторе окисления воды. С другой стороны, подход имитации природного КВК ФС2 используется в качестве основного подхода в исследованиях, направленных на создание искусственных катализаторов расщепления воды, соответствующих всем необходимым требованиям. Эффективным подходом разработки биогибридных систем является замещение компонентов природного КВК ФС2 синтезированными катализаторами ОВ или его компонентами. Несмотря на рост интереса к (окси)гидроксидам на основе Fe, Ni, Fe/Ni в качестве катализаторов ОВ, многое еще не выяснено. Новой фундаментально и экономически значимой задачей является выяснение изменений свойств металлорганических соединений Fe, Ni, Fe/Ni в условиях реакции ОВ, механизмы и структуры промежуточных и конечных продуктов их превращения. Наша новая гипотеза в том, что лиганд растворит ионы металла, осажденные на противоэлектроде, и повторно осадит их на поверхности рабочего электрода предотвращая падение каталитической активности. Насколько нам известно, это первый проект, посвященный глубокому исследованию соединений Fe, Ni, Fe/Ni в жестких условиях реакции ОВ. Новизна также в том, что будут созданы и всесторонне исследованы новые катализаторы на основе Fe, Ni и Fe/Ni с 2,2'-бипиримидином, получены новые фундаментальные и прикладные научные знания о механизме каталитического окисления воды в том числе в КВК ФС2, о стратегиях, методах, подходах создания искусственных структур, способных, имитируя природный КВК ФС2, существенно эффективнее осуществлять расщепление воды.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Создан гибридный нанокомпозит (ГНК) NiMn2O4/PANI как электрод для суперконденсаторов. ГНК имеет удельную емкостью (Cs=1530,01Ф/г при плотности тока 1А/г) и сохраняет более 93,61% исходной емкости в 10000 циклах. В двухэлектродной системе Cs=764Ф/г и 826Ф/г при плотности тока 1А/г, что характерно для двухслойного электроконденсатора.
Созданы 3 нанокомпозита из НЧ теллурида железа(II) и полианилинового латекса: (FeTe-PANI-NS (нанолисты), FeTe-PANI-NRs (наностержни), нано-полианилиновые листы. СТАБ модулирует наноархитектуру, форму плоскостей НЧ FeTe: наностержни при 2мМ СТАБ и нанолисты при 4мМ СТАБ. В двухэлектродном электролизере в 1,0М KOH, нанокомпозиты расщепляют воду с плотностью тока 10мА/cm при напряжении 1,52В и стабильны 80ч, что сравнимо с Ru и Pt катализаторами.
Создан нанокатализатор электрорасщепления воды GdCoO3-gC3N4 на основе НЧ гадолиний кобальт оксида, нанесенных на нанолисты графитизированного нитрида углерода эффективно катализирующий обе полуреакции расщепления воды. GdCoO3-gC3N4 показал снижение потенциала начала разряда на 0,95В и оверпотенциал 210мВ при плотности тока 10мА/см с наклоном Тафеля 44мВ/dec в OER. В HER нанокомпозит показал начальный потенциал 0,01В относительно Ag/AgCl и оверпотенциал 230мВ при плотности тока 10мА/см.
Создан нанокатализатор электрорасщепления воды PPy/CuWO4 из вольфрамата меди, нанесенного на поверхность проводящего полимера полипиррола. PPy повышает уровни Ферми CuWO4, в результате PPy/CuWO4 создает большое количество сильных и легкодоступных зарядов, приводя к более эффективному расщеплению воды на Н2. В OER CuWO4-3/PPY показал потенциал 1,470В при плотности тока 10мA/см, оверпотенциал 197мВ, наклон Тафеля 34,4мВ/дек и сопротивление переноса заряда 2,3Ом. В HER - оверпотенциал 250мВ, наклон Тафеля 50мВ/дек при плотности тока 10мA/см. CuWO4 полностью покрывают поверхность PPy, что облегчает перенос заряда и позволяет НЧ перемещаться к поверхности.
Создан нанокатализатор электрорасщепления воды гибридный нанокомпозит MoO3-rGO-1000 на основе НЧ оксида молибдена, нанесенных на листы восстановленного оксида графена (rGO), эффективно катализирующий OER и HER. Синтез MoO3-rGO-1000 произведен впервые. MoO3/rGO-1000 показал стабильность и активность в течение 14 часов, оверпотенциал 35мВ при плотности тока 10mA/cм в HER. MoO3/rGO-1000 показал активность в OER, оверпотенциал 213мВ при плотности тока 10mA/cm.
Создан нанокатализатор электрорасщепления воды Fe2O3@CuO-400, на основе НЧ оксида железа и оксида меди. Fe2O3@CuO-400 показал большую активность, чем F2O3 и CuO, оверпотенциал 130 мВ при плотности тока 10мА/cм2 и наклон Тафеля 77мВ/дек в HER. В OER Fe2O3@CuO-400 показал оверпотенциал 230мВ и наклон Тафеля 54мВ/дек.
Для деградации метиленового синего создан нано-фотокатализатор Ce2Zr2O7, легированный Cu. Ce2Zr2O7, легированный Cu показал 96 %-ную деградацию метиленового синего за 50 минут значительно превосходя нелегированный Ce2Zr2O7.
Создан нанокатализатор электрорасщепления воды на основе сульфида меди(II) CuS/CuCo2O4. CuS/CuCo2O4 показал оверпотенциал 286 и 135мВ при плотности тока 10мА/cм2 в OER и HER. Более низкие наклоны Тафеля 170мВ/дек и 61мВ/дек в OER и HER, соответственно, что говорит о лучшей электрокаталитической эффективности CuS/CuCo2O4 по сравнению с CuS и CuCo2O4. CuS/CuCo2O4 имеет также более высокие значения TOF и электронной проводимости, чем CuS и CuCo2O4.
Создан бифункциональный катализатор вертикальным закреплением нанолистов Gd2O3, легированных серебром, на трехмерной подложке из вспененного никеля (NF). Катализатор эффективно осуществляет OER и HER. Ag4%-Gd2O3/NF показал повышенную активность в HER, с высокой плотностью тока от 10 до 400мА/см при оверпотенциале от 14 до 122мВ. Ag4%-Gd2O3 имеет превосходную активность в OER с оверпотенциалом 209мВ при 10мА/см и способность генерировать пузырьки О2 20 часов.
Созданы нанокатализатор электрорасщепления воды из оксида церия, допированного неодимом (CeNdO2); Nd и празеодимом (CeNdPrO2); и Nd и иттербием (CeNdYbO2). CeNdPrO2/NF в OER показал оверпотенциал 274мВ, наклон Тафеля 84мВ/дек и увеличенную площадь электрохимической поверхности. Высокая стабильность электрода CeNdO2/NF, легированного Pr, для системы электролиза воды сохраняется в 1500 циклах.
Создан катализатор электрорасщепления воды MnCe3.67C6-700 из содержащего церий (Ce) Mn-органического каркаса Mn-Ce/MOF, пиролизом при 700С. MnCe3.67C6-700 в OER, показал оверпотенциал 231мВ при плотности тока 10mA/cm2; наклон Тафеля 68мВ/дек; увеличенную электрохимически активную поверхность (Cdl=77мФ/cм2) по сравнению с Mn-Ce/MOF (Cdl=34мФ/cм2); стабильность в OER более 150 часов, перспективность для коммерциализации.
Исследован теллурид диспрозия (Dy2Te3) как катализатор OER и электрод суперконденсатора. Dy2Te3 показал в OER оверпотенциал 294мВ при 1,48В наклон Тафеля 48мВ/dec и межфазное сопротивление 13Ом. В трехэлектродной системе Dy2Te3 имеет плотность мощности 283,5Вт/кг, удельную емкость 645,33Ф/г и плотность энергии 22,8Вт-ч/кг при 1А/г; в двухэлектродной системе - удельную емкость 479Ф/г, плотность энергии 94Вт-ч/кг и плотность мощности 0,32кВт/кг при межфазном сопротивлении 1,03Ом.
Изучены халькогены переходных металлов на основе церия (CeS, CeSe и CeTe) как катализаторы OER. CeTe на NF показал оверпотенциал 333мВ при 10мA/cм2 и наклон Тафеля 51мВ/дек. CeTe имеет площадь поверхности (83,7м2/г), кубическую структуру и высококристаллическую морфологию нанохлопьев.
Доказано, что в биогибридных устройствах генерации фототока на основе фотосинтетических комплексов могут применяться препараты с ФС2 без кислород-выделяющего комплекса. Его могут заменить искусственные доноры электрона.
При финансовой поддержке проекта РНФ №24-13-00033 в 2024 году опубликовано: 16 статей: из них 15 в Q1. Все публикации аффилированы с ИФР РАН, а в качестве источника финансирования указан РНФ грант №24-13-00033.
5879 символа с пробелами
Публикации
1.
Аллахвердиев С.И.
Artificial photosynthesis: Powering a green new deal for sustainable energy
International Journal of Hydrogen Energy, 90:199-209 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ijhydene.2024.09.447
2.
Альмархун З.М., Манзур И., Шах Дж.Х., Озкан Х.Г., Абид А.Г., Аллахвердиев С.И.
Unprecedented electrochemical activity of GdCoO3-gC3N4 nanocomposite for bifunctional oxygen and hydrogen evolution reaction
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 193:112217 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jpcs.2024.112217
3.
Альшгари Р.А., Абдулла М., Аббас Шах С.И., Абид А.Г., Мохаммад С., Эхсан М.Ф., Ашик М.Н., Аллахвердиев С.И.
Enhanced photocatalytic property of Cu doped Ce2Zr2O7 toward photodegradation of methylene blue under visible light
Heliyon, 10(14):e34266 (год публикации - 2024)
10.1016/j.heliyon.2024.e34266
4.
Аллахвердиев Э.С., Косалбаев Б.Д., Садвакасова А.К., Бауенова М.О., Белкожаев А.М., Родненков О.В., Мартынюк Т.В., Максимов Г.В., Аллахвердиев С.И.
Spectral insights: Navigating the frontiers of biomedical and microbiological exploration with Raman spectroscopy
Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 252:112870 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jphotobiol.2024.11287
5.
Хан М.М., Шах С.И.А., Шах М.А.Х., Наджам-уль-Хак М., Алотайби Н.Х., Мохаммад С., Зада И., Ашик М.Н., Аллахвердиев С.И.
Fabrication of covellite supported spinel oxide CuCo2O4 hybrid nano-composite electrode for efficient overall water splitting
Journal of Electroanalytical Chemistry, 967:118450 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jelechem.2024.118450
6.
Рашид А.Р., Манзур С., Аджисафе М.П., Хан С.А., Сунь Б., Ялчин С., Цинь Х-Л., Аллахвердиев С.И.
MOF-derived MnCe3.67C6Permeable microflower: A robust electrocatalyst for oxygen evolution reaction
International Journal of Hydrogen Energy, 71:309-318 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ijhydene.2024.05.291
7.
Шах С.И.А., Ансари М.Н., Ниса М.У., Бано Н., Шаббир Б., Альрашиди К.А., Мохаммад С., Хан М.С., Ашик М.Ф., Аллахвердиев С.И.
Harnessing dysprosium telluride/GPE as an effective electrode for energy storage and conversion
Journal of Energy Storage, 101:Article 113868 (год публикации - 2024)
10.1016/j.est.2024.11386
8.
Волошин Р., Гончарова М., Жармухамедов С.К., Брюс Б.Д., Аллахвердиев С.И..
In vitro photocurrents from spinach thylakoids following Mn depletion and Mn-cluster reconstitution
Biochimica et Biophysica Acta (BBY) – Bioenergetics, 1866(1):149523 (год публикации - 2024)
10.1016/j.bbabio.2024.149523
9.
Абдулла М., Шах С.И.А., Джаббур К., Джон П., Эхсан М.Ф., Карами А.М., Ашик М.Н., Аллахвердиев С.И.
Synthesis of NiMn2O4/PANI nanosized composite with increased specific capacitance for energy storage applications
Dalton Transactions (год публикации - 2024)
10.1039/D4DT00722K
10.
Альбаками М.Д., Ниса М.У., Манзур С., Шах Дж.Х., Мохаммад С., Ялчин С., Абид А.Г., Аллахвердиев С.И.
Controlled fabrication of various nanostructures iron-based tellurides as highly performed oxygen evolution reaction
International Journal of Hydrogen Energy, 60:593-600 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ijhydene.2024.02.051
11.
Алотаиби Н.Х., Манзур С., Салим С., Мохаммад С., Халил М., Ялчин Ш., Абид А.Г., Аллахвердиев С.И.
Rational development of PPy/CuWO4 nanostructure as competent electrocatalyst for oxygen evolution, and hydrogen evolution reactions
International Journal of Hydrogen Energy, 59:1326-1334 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ijhydene.2024.02.125
12.
Алотман А.А., Шах Дж.Х., Алджадоа К.А., Сойкан Г., Ялчин С., Абид А.Г., Аллахвердиев С.И.
Fabrication of heterojunction electrode based on Fe2O3@CuO-400 nanocomposite constructed for hydrogen production
International Journal of Hydrogen Energy, 61:1004-1014 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ijhydene.2024.02.354
13.
Мунавар Т., Башир А., Ниса М.У., Альшгари Р.А., Мухтар Ф., Мохаммад С., Ашик М.Н., Эхсан М.Ф., Икбал Ф., Аллахвердиев С.И.
Unravelling the operando structural and chemical stability of rare earth metals co-doped CeO2-based electrocatalysts for oxygen evolution reaction
International Journal of Hydrogen Energy, Available online 6 June 2024 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ijhydene.2024.06.019
14.
Алотаиби Н.Х., Шах Дж.Х., Ниса М.У., Мохаммад С., Озкан Х.Г., Абид А.Г., Аллахвердиев С.И.
Catalytic enhancement of graphene oxide by trace molybdenum oxide nanoparticles doping: Optimized electrocatalyst for green hydrogen production
International Journal of Hydrogen Energy, 62:488-497 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ijhydene.2024.03.032
15.
Манзур С., Али С., Манша М., Сафронова А.В., Альтаф Ф., Хан С.А., Аллахвердиев С.И.
Boosting hydrogen production via alkaline water splitting: Impact of Ag doping in Gd2O3 nanosheet arrays
International Journal of Hydrogen Energy, Available online 20 September 2024 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ijhydene.2024.09.220
16.
Шукат К., Хан М.М., Бухари С., Шах С.И.А., Башир И., Алотман А.А., Эхсан М.Ф., Ашик М.Н., Аллахвердиев С.И.
Study on oxygen evolution reaction efficiency demonstrated by Ce-E (E = S, Se and te) electrocatalyst
International Journal of Hydrogen Energy, 69:11-20 (год публикации - 2024)
10.1016/j.ijhydene.2024.04.343
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Создан новый электрокатализатор Ag-MoS₂ с нанонцветковой морфологией (0,9–1,1 нм). Ag-MoS₂ показал: (1) в OER (1 M KOH, 5 mV/s): η₁₀ = 280 мВ (Ag-MoS₂/NF) vs MoS₂/NF; Тафель: 53,8 мВ/дек (Ag-MoS₂/NF) vs 65,2 мВ/дек; массовая активность при η = 350 мВ: 9270 мА/мг vs 2928 мА/мг; TOF при η = 350 мВ: 1,38 с⁻¹ vs 0,83 с⁻¹. (2) в HER (1 M KOH): η₁₀ = 262 мВ (Ag-MoS₂/NF) vs 281 мВ (MoS₂/NF) и 318 мВ (NF); Тафель: 112 мВ/дек vs 129 мВ/дек; TOF при η = 350 мВ: 0,0078 с⁻¹ vs 0,0023 с⁻¹; массовая активность при η = 350 мВ: 556 мА/мг vs 127 мА/мг; начальный потенциал: 0,23 В (отн. RHE); (3) Электрохимические параметры: ECSA: 40,75 см² (Ag-MoS₂/NF) vs 33 см²; Cdl: 1,63 мФ·см⁻² vs 1,325 мФ·см⁻²; Rct: 4,48 Ом (Ag-MoS₂/NF). (4) Стабильность: 150 ч при 10 мА·см⁻² — стабильный ток, неизменная морфология (FE SEM), неизменные LSV-кривые.
Создан новый биметаллический нанокомпозит g-C₃N₄@MoO₃/NiO. При плотности тока 10 мА·см⁻² он имеет низкие перенапряжения — 198 мВ для OER и 92 мВ для HER, а также тафелевские наклоны 96 и 94 мВ/дек соответственно. В суперконденсаторных приложениях материал имеет удельную емкость 1567 Ф·г⁻¹ и энергоемкость 19,72 Вт·ч·кг⁻¹.
Создана новая наноструктура CeO₂, легированная неодимом и празеодимом (Pr/Nd), на никелевой пене (NF). Материал показал в 1,0 М KOH: сверхпотенциал OER — 274 мВ, тафелевский наклон — ~84 мВ/дек, увеличенная электрохимическая поверхность и стабильность до 1500 циклов. Минимальное сопротивление переносу заряда у Pr-легированного CeNdO₂/NF обуславливает его превосходную каталитическую активность.
Создан новый дешевый бифункциональный катализатор CuNiPd (CNP-3) с морфологией шелковицы, полученный на никелевой пене. Среди серии образцов (CNP-1–CNP-4), CNP-3 показал наилучшие характеристики: при плотности тока 10 мА·см⁻², перенапряжении всего 56 мВ (HER) и 256 мВ (OER) при тафелевских наклонах 28 и 23 мВ·дек⁻¹ соответственно. Катализатор стабилен более 75 часов при потенциалах −1,75 В и 1,75 В (отн. RHE). Высокая активность и устойчивость обусловлены синергией Cu, Ni и Pd, а также развитой морфологией, обеспечивающей большое количество активных центров.
Создан новый компактный, стабильный и высокоактивный бифункциональный электрокатализатор FeCo-CdSe с уникальной морфологией и гетеропереходом между FeCo и CdSe. FeCo-CdSe обеспечивает ультранизкие перенапряжения — 181 мВ (OER) и 167 мВ (HER) при плотности тока 10 мА·см⁻², малые тафелевские наклоны — 82,3 и 73,3 мВ/дек соответственно. Гетеропереход между FeCo и CdSe способствует образованию множества активных центров, ускоряет перенос заряда и снижает сопротивление на границе электрод–электролит. Катализатор при постоянной работе активен в течение 40 ч (OER) и 37 ч (HER) с минимальным изменением потенциала.
Создан новый нанокомпозит PEG/NiO/CuO/ZnO (PNCZ). Композит показал высокую фотокаталитическую активность: разложение 97 % конго красного и 99 % метиленового синего, а также устойчивую повторную применимость (до 6 циклов). Он проявил выраженную антибактериальную активность против S. aureus, P. aeruginosa и E. coli с зонами ингибирования до 2,9 см при дозе 60 мкл. В электрохимических испытаниях PNCZ показал удельную емкость 3574 Кл/г при 1 А/г, удельную энергию 75,52 Вт·ч/кг при мощности 65 Вт/кг и сохранение 96,5 % емкости после 5000 циклов, что подтверждает его стабильность в качестве электрода суперконденсатора. Солнечная ячейка на основе PNCZ достигла максимальной эффективности 7,4 % при VOC = 10 В, JSC = 8,24 мА/см² и FF = 74 % (0,74).
Создан новый, дешевый, доступный, эффективный, двухфункциональный катализатор S-CuCr₂O₄-3, с нанолистовой морфологией. Материал проявил высокую бифункциональную активность в щелочном электролизе воды. В OER S-CuCr₂O₄-3 показал потенциал начала реакции (ПНР) 146 мВ, перенапряжение 230 мВ при плотности тока 10 мА·см⁻² и тафелевский наклон 49 мВ/дек. В HER - ПНР 90 мВ и перенапряжение 251 мВ при той же плотности тока, значительно превосходя нелегированный CuCr₂O₄. Стабильность катализатора подтверждена хроноамперометрией.
Создан новый, дешевый, эффективный, бифункциональный нанокомпозит CuO@CDs/GC, состоящий из пористых цветковидных наночастиц CuO, модифицированных углеродными точками (CDs). Композит показал: перенапряжения 230 мВ (OER) и 297 мВ (HER) при плотности тока 10 мА·см⁻², а также тафелевские наклоны 130 мВ/дек и 98 мВ/дек соответственно; TOF при 350 мВ составляет 0,006 с⁻¹ (OER) и 0,00107 с⁻¹ (HER), а двойная электрическая ёмкость слоя 9,5 мФ/см².
Создан новый гетероструктурированный электрокатализатор MnSe₂–Nd₂O₃, Катализатор показал в HER: перенапряжение всего 83 мВ при плотности тока 10 мА·см⁻², тафелевский наклон 78 мВ/дек и низкое сопротивление поляризации. Он сохраняет стабильность в течение 80 часов, что подтверждает его пригодность для промышленного применения.
Создан новый С-содержащий нанокомпозит Ce/Mn-O@C, на основе биметаллического металлорганического каркаса (Ce/Mn-MOF) Как суперконденсатор Ce/Mn-O@C показал удельную емкость 533 Кл/г при 1 А/г, удельную энергию 48 Вт·ч/кг (при мощности 325 Вт/кг) и сохранение 89,5 % емкости после 10000 циклов. При бифункциональном электролизе воды Ce/Mn-O@C показал ультранизкие сверхпотенциалы — 187 мВ (HER) и 210 мВ (OER) при плотности тока 10 мА·см⁻², и долговечность в течение 78 ч (HER) и 60 ч (OER).
Разработана новая дешевая экологичная технология создания эффективного электрода на основе активированного биоугля из арбузной кожуры — AcB-ZrCo. В 3- и 2- электродной системе AcB-ZrCo показал удельную емкость 1181 Ф/г при 1 А/г (1110 Ф/г при 5 мВ/с), с плотностью энергии 233 Вт·ч/кг при мощности 0,31 кВт/кг; и 936 Ф/г, 203,9 Вт·ч/кг, и 0,33 кВт/кг; соответственно, а также выдающуюся стабильность: более 5000 циклов заряд-разряд и устойчивую работу при высоких токах в течение 50 часов.
Доказано, что в биогибридных устройствах генерации фототока на основе фотосинтетических комплексов могут применяться препараты с ФСII без кислород-выделяющего комплекса. Его могут заменить искусственные доноры электрона.
Опубликовано 18 статей в Q1.
6000 символов с пробелами
Публикации
1.
Аммар М. Тигхезза, Ирам Манзур, Абдул Гафур Абид, Зобия Сиддик, Абдул Рашид Рашид, Джафар Хуссейн Шах, Сулейман И. Аллахвердиев
Fabrication of excellent and novel flowery Ag-MoS2 electrocatalyst: As a high-efficiency for water oxidation
Materials Research Bulletin, 184:113262 (год публикации - 2025)
10.1016/j.materresbull.2024.113262
2.
Абдул Рашид Рашид, Сумайра Манзур, Мостафа А. Исмаил, Роман А. Волошин, Сафьян Акрам Хан, Сулейман И. Аллахвердиев, Хуа-Ли Цинь
Facile fabrication of Sulfur-Doped CuCr2O4 Nanocatalysts: For enhanced bifunctional oxygen and hydrogen evolution reactions
Inorganic Chemistry Communications, 178(Part 1):114492 (год публикации - 2025)
10.1016/j.inoche.2025.114492
3.
Ноуф Х. Алотайби, Ирам Манзур, Абдул Гафур Абид, Джафар Хуссейн Шах, Сайх Мохаммад, Оме Паркаш Кумар, Елена В. Заднепровская, Сулейман И. Аллахвердиев
MoO3/NiO bimetallic-N active sites in graphitic nitride sheet for enhanced water splitting and energy storage system
International Journal of Hydrogen Energy, 137:1-12 (год публикации - 2025)
10.1016/j.ijhydene.2025.05.059
4.
Сайед Имран Аббас Шах, Мухаммад Фахад Ихсан, Нура Салем Ас-Сияри, Мухаммад Аль-Дасман, Мухаммад Фахим Ашик, Аффан Талдж, Сулейман И. Аль-Хафардаф
Surface engineering of ZrCo embedded biochar for efficient and cost-effective energy storage application
Journal of Energy Storage, 132(Part C):117915 (год публикации - 2025)
10.1016/j.est.2025.117915
5.
Мохаммед Абдель, Канджам Кo, Мустафа А. Исмаил, Сана Бин Халифа, Нура А. М. Аль-Саиф, Салех Шабан, Джихан Акбар, Сулейман И. Аллахвердиев
Development of rare earth metal-supported manganese selenide (MnSe2-Nd2O3) heterostructure enabling robust hydrogen evolution reaction
Fuel, 406(Part B):136948 (год публикации - 2025)
10.1016/j.fuel.2025.136948
6.
Мехди Хосрави, Сулейман И. Аллахвердиев, Джулиан Итон-Рай, Малгожата Холынска, Ева-Мари Аро, Цзянь-Рен Шен, Мохаммад Махди Наджафпур
Fundamental properties, characterization techniques, and applications for photo(electro) catalysis: From Nanosized manganese oxides to manganese coordination compounds
Coordination Chemistry Reviews, 527:216396 (год публикации - 2025)
10.1016/j.ccr.2024.216396
7.
Гульжанай К. Камшыбаева, Асемгуль К. Садвкасова, Аяз М. Белкожайев, Бекжан Д. Коссалбаев, Меруерт О. Бауенова, Сергей К. Жармухамедов, Харви Дж. М. Хоу, Сулейман И. Аллахвердиев
Progress and innovation in key technologies for converting biomass to hydrogen
International Journal of Hydrogen Energy, 113:90-106 (год публикации - 2025)
10.1016/j.ijhydene.2025.02.437
8.
Юнес Масзде, Захра Занд, Надер Акбар, Джулиан Дж. Атнери, Дженнер Шен, Сулейман И. Аль-Хафардаф, Мохаммад Махди Наджафбар
Manganese-based molecular systems in catalytic oxygen-evolution reaction: The role of nanoparticles, challenges, and opportunities
Coordination Chemistry Reviews, 541:216805 (год публикации - 2025)
10.1016/j.ccr.2025.216805
9.
Сафьян Акрам Хан, Абдул Дафойор Абид, Афкуе Шамс, Шумер Манзур, Роман А. Волошин, Сулейман И. Аллахвердиев
Solar-driven photocatalytic and photoelectrocatalytic hydrogen evolution reaction: Advances, challenges, and future directions
International Journal of Hydrogen Energy, 149:150109 (год публикации - 2025)
10.1016/j.ijhydene.2025.150109
10.
Роман Волошин, Мария Гончарова, Сергей К. Жармухамедов, Барри Д. Брюс, Сулейман И. Аллахвердиев
In vitro photocurrents from spinach thylakoids following Mn depletion and Mn-cluster reconstitution
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics, 1866(1):149523 (год публикации - 2025)
10.1016/j.bbabio.2024.149523
11.
Барри Д. Брюс, Сулейман И. Алахвердиев
Applied photosynthesis: An idea whose time has come
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics, 1866(1):149525 (год публикации - 2025)
10.1016/j.bbabio.2024.149525
12.
Таусиф Мунавар, Саман Фатима, Мостафа А. Исмаил, Фейсал Икбал, Авайс Халид, Амбрин Башир, Мухаммад Рафакат, Шукат Алим Хан, Муаммер Коч, Чанг-Фэн Ян, Сулейман И. Аллахвердиев
Rational design of transition metal FeCo-supported CdSe hybrid (FeCo-CdSe) nanosheet electrocatalyst for alkaline OER and HER
Materials Research Bulletin, 184,113246 (год публикации - 2025)
doi: 10.1016/j.materresbull.2024.113246
13.
Мухаммед Али Эхсан, Самира Манзур, Суфьян Акрам Хан, Аббас Сайед Хаким, Мухаммад Манша, Шахид Али, Сулейман И. Аль-Хафардаф
Engineering active sites in ternary CuNiPd alloy electrocatalysts supported on nickel foam for improved electrochemical water splitting
Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 146:421-430 (год публикации - 2025)
doi: 10.1016/j.jiec.2024.11.026
14.
Ясин Аюб, Мухаммад Ахьяр Фаррух, Сана Бен Халифа, Салех Чебаане, Рефка Годхбани, Мостафа А. Исмаил, Мухаммад Ибрар, Таусиф Мунавар, Сулейман И. Аллахвердиев
In-situ synthesis of polyethylene glycol-assisted combined semiconductor metallic oxides nanocomposite for solar cell, supercapacitor, photocatalytic, and antibacterial applications
Ceramics International, 51(23, Part B):39432-39444 (год публикации - 2025)
10.1016/j.ceramint.2025.06.177
15.
Шайста Айрам, Сумайра Манзор, Зобия Сиддик, Мустафа А. Исмаил, Шахина Риаз, Абдуал Гафар Абид, Калим Зульфикар, Сафиан Акрам Хан, Сулейман И. Аллахвердиев
Hierarchical flower-like CuO/carbon dots nanocomposite as advanced bifunctional electrocatalysts for clean hydrogen generation
Inorganic Chemistry Communications, 175:114129 (год публикации - 2025)
10.1016/j.inoche.2025.114129
16.
Таусиф Мунавар, Амбрин Башир, Соня Сардар, Мухаммад Рафакат, Го Чанцин, Мостафа А. Исмаил, Шукат Алим Хан, Муаммер Коч, Сулейман И. Аллахвердиев, Фейсал Икбал, Чанг-Фэн Ян
Metal-organic framework-derived defect-enriched bimetallic Cerium/Manganese oxide nanocomposite with carbon for boosted water electrolysis and supercapacitor applications
Fuel, 403:136103 (год публикации - 2025)
10.1016/j.fuel.2025.136103
17.
Таусиф Мунавар, Амбрин Башир, Мехар Ун Ниса, Разан А. Альшгари, Фейсал Мухтар, Сайх Мохаммад, Мухаммад Наим Ашик, Мухаммад Фахад Эхсан, Фейсал Икбал, Сулейман И. Аллахвердиев
Unravelling the operando structural and chemical stability of rare earth metals co-doped CeO2-based electrocatalysts for oxygen evolution reaction
International Journal of Hydrogen Energy, 137:1097-1106 (год публикации - 2025)
10.1016/j.ijhydene.2024.06.019
18.
Асемгуль К. Садвакасова, Бекжан Д. Косалбаев, Дильназ Залетова, Меруерт О. Бауенова, Чжиён Хуанг, Сергей К. Жармухамедов, Сергей Шабала и Сулейман И. Аллахвердиев
Combating Phytopathogens by Integration of Metagenomics and Phototrophic Biotechnologies: Toward Sustainable Agricultural Practices
Critical Reviews in Plant Sciences, 44(2):70-87 (год публикации - 2025)
10.1080/07352689.2025.2494872
19. Волошин Р.А., Жармухамедов С.К., Аллахвердиев С.И. Биогибридный солнечный элемент с закрепленными на пористом слое TiO₂ тилакоидными мембранами Сборник тезисов “XXIII Пущинских чтений по фотосинтезу и Всероссийской конференции с международным участием «Фотосинтез: современное понимание ключевого процесса биосферы» Пущино, 16 – 21 июня 2025 г. Пущино, 2025. , с. 74 (год публикации - 2025)
20. Волошин Р.А., Юсупов Д.А., Жармухамедов С.К., Аллахвердиев С.И. Обработка высокими температурами и гидроксиламином вызывает сходные изменения в форме OJIP кривых Сборник тезисов “XXIII Пущинских чтений по фотосинтезу и Всероссийской конференции с международным участием «Фотосинтез: современное понимание ключевого процесса биосферы» Пущино, 16 – 21 июня 2025 г. Пущино, 2025., С. 18 (год публикации - 2025)
21. Заднепровская Е.В., Волошин Р.А., Габриелян Д.А., Синетова М.А., Аллахвердиев С.И. Влияние минерального голодания на фотосинтетический аппарат зеленой микроводоросли Coelastrella affinis IPPAS H-626 Сборник тезисов “XXIII Пущинских чтений по фотосинтезу и Всероссийской конференции с международным участием «Фотосинтез: современное понимание ключевого процесса биосферы» Пущино, 16 – 21 июня 2025 г. Пущино, 2025., С. 36. (год публикации - 2025)