Електроосадження композиційних електрокаталізаторів на основі плюмбум (IV) диоксиду

Размещено на http://allbest.ru

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

Спеціальність 02.00.05 - електрохімія

Електроосадження композиційних електрокаталізаторів на основі PbО₂

Виконала Лук'яненко Тетяна Вікторівна

Дніпропетровськ - 2005

АНОТАЦІЯ

Лук'яненко Т.В. Електроосадження композиційних електрокаталізаторів на основі PbО₂. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за фахом 02.00.05 - електрохімія. Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ, 2005.

Дисертація присвячена вивченню закономірностей електросинтезу оксидних композиційних матеріалів з заданим складом, фізико-хімічними та електрохімічними властивостями. Метою роботи є встановлення закономірностей електроосадження композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду, що містять домішки ПАР і ПЕ, виявлення взаємозв'язку між складом композитів, їх фізико-хімічними властивостями і електрокаталітичною активністю стосовно реакцій з перенесенням оксигену. Для досягнення поставленої мети були проведені комплексні дослідження, спрямовані на вивчення кінетики електроосадження PbО₂ у присутності домішок ПАР і ПЕ; основних закономірностей включення ПАР і ПЕ в зростаючий осад; електрокаталітичної активності композитів стосовно реакцій, що відбуваються з перенесенням оксигену.

На підставі здійснених досліджень встановлено, що домішки ПАР і ПЕ значно впливають на кінетику електроосадження плюмбум (IV) диоксиду, не змінюючи при цьому механізму процесу. Введення в електроліт домішок ПАР і ПЕ призводить до утворення нанокомпозиційних матеріалів оксид-ПАР та оксид-ПЕ. Вміст домішки в плюмбум (IV) диоксиді визначається, в основному, її адсорбцією на оксиді. На підставі отриманих даних запропонований колоїдно-електрохімічний механізм утворення композитів. При використанні композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду, що містять ПАР і ПЕ, спостерігається селективна зміна перенапруги процесів виділення кисню, ефективності електросинтезу неорганічних окисників (натрію гіпохлориту, сполук Cr (VI)) і електрохімічної конверсії органічних речовин (4-хлорфенол, МТБЕ) в аліфатичні нетоксичні сполуки.

плюмбум диоксид електроосадження кисень

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Розробка методів направленого синтезу нових матеріалів із заданими властивостями є одним з пріоритетних напрямків сучасної науки. При цьому все більша увага приділяється різним електрохімічним методам у зв'язку з простотою їх реалізації, незначними коштами, що йдуть на апаратурне оформлення і можливістю керування складом і властивостями матеріалів за рахунок зміни режимів електролізу і складу електроліту. Значний інтерес становлять методи електрохімічного одержання оксидних композитів різного призначення. Типовим представником матеріалів даного типу є плюмбум (IV) диоксид, що завдяки простоті його електрохімічного одержання, високій корозійній стійкості, низькій вартості та високій каталітичній активності знаходить широке застосування в різних електрохімічних технологіях, зокрема, у процесах виділення кисню, синтезу органічних і неорганічних сполук, джерелах струму, технологіях електрохімічного руйнування токсичних речовин у стічних водах. Значний інтерес для досліджень становлять композиційні матеріали на основі плюмбум (IV) диоксиду, що містять домішки поверхнево-активних речовин (ПАР) і поліелектролітів (ПЕ). При збереженні базових властивостей PbО₂ склад, фізико-хімічні властивості та електрокаталітична активність таких матеріалів може змінюватися в широких межах. Літературні дані з цього питання майже відсутні. Можливість спрямованого електрохімічного синтезу нових матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду значною мірою буде визначатися розвитком уявлень про основні закономірності протікання процесів електроосадження оксиду і включення домішок у покриття, встановленням взаємозв'язку між складом композитів, їх фізико-хімічними властивостями і каталітичною активністю. Виходячи зі сказаного, здійснення такої роботи є досить своєчасним і актуальним завданням.

Мета і задачі роботи. Встановлення закономірностей електрохімічного синтезу композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду, що містять поверхнево-активні речовини і поліелектроліти, виявлення взаємозв'язку між складом композитів, їх фізико-хімічними властивостями і електрокаталітичною активністю стосовно реакцій з перенесенням оксигену.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

1) вивчити кінетику електроосадження плюмбум (IV) диоксиду в присутності домішок ПАР і ПЕ в електроліти. Встановити основні закономірності включення ПАР і ПЕ в зростаючий осад PbО₂, а також фактори, що впливають на їх вміст у композиційному матеріалі;

2) встановити вплив складу композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду на їх фізико-хімічні властивості;

3) виявити загальні закономірності перебігу процесів виділення кисню, електросинтезу натрію гіпохлориту і сполук Cr(VI), окиснення органічних речовин (4-хлорфенол, метилтретбутиловий етер) на композиційних матеріалах на основі плюмбум (IV) диоксиду, що містять ПАР і ПЕ.

Об'єкт дослідження - закономірності електросинтезу оксидних композиційних матеріалів із заданим складом, фізико-хімічними та електрохімічними властивостями.

Предмет дослідження - кінетика електроосадження композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду, фізико-хімічні властивості отриманих матеріалів, закономірності процесів виділення кисню, синтезу ряду неорганічних окисників і окиснення органічних речовин на композиційних електродах.

Методи дослідження - стаціонарна і циклічна вольтамперометрія, обертовий дисковий електрод (вивчення кінетики електрохімічних процесів); кулонометрія, потенціометричне і амперметричне титрування, фотоколориметрія, спектрофотометрія в УФ області (аналіз складу розчинів); скануюча електронна мікроскопія і рентгенівська дифракція (вивчення морфології і структури композиційних матеріалів).

Наукова новизна. Вперше отримані комплексні дані про вплив домішок ПАР і ПЕ на кінетку електроосадження плюмбум (IV) диоксиду. Встановлено, що зміна швидкості стадії перенесення заряду процесу осадження оксиду при адсорбції домішок ПАР і ПЕ на електроді обумовлена як зміною значення ш', так і проявом ефекту блокування поверхні адсорбованою речовиною. У випадку аніонних ПАР і ПЕ параметри ш' і S будуть діяти в протилежних напрямках, а сумарний ефект прискорення або уповільнення процесу визначається природою адсорбованих речовин. Для катіонних ПАВ і ПЕ ефекти гальмування реакції за рахунок збільшення значення блокування поверхні адсорбованою речовиною діють в одному напрямку, підсилюючи один одного.

Запропонований колоїдно-електрохімічний механізм утворення композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду, відповідно до якого процес відбувається в кілька стадій: утворення колоїдних часток оксиду в приелектродній зоні; адсорбція ПАР або ПЕ на колоїдних частках; електрофоретична доставка часток оксиду з адсорбованими молекулами домішок до поверхні електрода; седиментація і кристалізація композита на міжфазному кордоні електрод-розчин.

Вперше отримані систематичні дані про вплив умов електроосадження, природи і вмісту домішок на склад та фізико-хімічних властивостей композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду. Вміст домішок в плюмбум (IV) диоксиді визначається їх адсорбцією на оксиді. Морфологія і структура композиційних матеріалів істотно відрізняються від плюмбум (IV) диоксиду. При збільшенні вмісту домішки в композиті спостерігається перехід від крупнокристалічних осадів до матеріалів з кристалами субмікронних і нанорозмірами.

На підставі систематичних досліджень процесів виділення кисню, електросинтезу сильних окисників, окиснення органічних речовин на композиційних анодах зроблений висновок про значний вплив природи і вмісту ПАР і ПЕ в оксиді на електрокаталітичну активність електродів.

Практична цінність отриманих результатів. Розроблені методи електрохімічного синтезу композиційних електрокаталізаторів PbО₂-ПАР і PbО₂-ПЕ з заданим складом, фізико-хімічними і електрохімічними властивостями. Запропоновані нові композиційні каталізатори на основі плюмбум (IV) диоксиду для ефективного електросинтезу натрію гіпохлориту, сполук Cr(VI), електрохімічного руйнування 4-хлорфенолу і МТБЕ з утворенням нетоксичних продуктів.

Добір ПЕ в якості домішок в електроліт виконували разом з к.х.н., доцентом Кравцовим О.В. У виконанні експериментальних робіт з вивчення каталітичної активності матеріалів стосовно реакцій окиснення органічних речовин брали участь студенти Гузь Н.В., Качала В.О., Шмичкова О.Б. Аналіз УФ-спектрів розчинів виконували разом із професором Коршиним Г.В. (Університет штату Вашингтон, м. Сієтл, США). Обговорення результатів досліджень поверхні матеріалів фізичними методами здійснювали разом з професором Амаделі Р. (Університет Феррари, м. Феррара, Італія) і професором Девільї Д. (Університет Пєра і Марії Кюрі, Париж, Франція).

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В вступі обґрунтована актуальність роботи, сформульовані мета і задачі досліджень, наукова новизна і практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі наведений огляд літератури з теми дисертації, у якому розглянуті методи одержання, фізико-хімічні властивості композиційних і мікромодифікованих оксидних матеріалів. Розглянуті процеси виділення кисню, синтезу неорганічних окисників, конверсії органічних речовин на електродах на основі PbО₂. Відзначено, що всі перераховані вище процеси протікають через загальну стадію утворення на поверхні електрода хемосорбованих оксигенвмістних часток, а каталітична активність електродних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду щодо цих реакцій залежить від умов їх одержання і хімічного складу.

В другому розділі описані об'єкти і методи досліджень.

Як базовий електроліт осадження PbО₂ застосовували розчин наступного складу, моль/л: HNO₃ - 0,1; Pb(NO₃)₂ - 0,1. При дослідженні впливу домішок ПАР і ПЕ на закономірності електроосадження PbО₂ їх вводили в електроліти осадження у вигляді водних розчинів відомої концентрації.

У більшості випадків покриття осаджували при анодній щільності струму 4 мА/см² і температурі 298 ± 1⁰С. Товщина покриття становила 2040 мкм в залежності від часу електролізу та складу електроліту. В якості основи при одержанні анодів використовували платину і платинований титан.

Кінетику електрохімічних процесів досліджували методами стаціонарної і циклічної вольтамперометрії на Pt обертовому дисковому електроді (площа диска - 0,196 см²). При вивченні каталітичної активності композиційних матеріалів концентрацію Cr (VI) в розчині визначали амперометричним титруванням, натрію гіпохлориту потенціометричним титруванням.

Морфологію поверхні електродів досліджували методом скануючої електронної мікроскопії (СЕМ). Структуру покриттів вивчали методом рентгенівської дифракції. Електропровідність покриттів досліджували методом смуги.

Обґрунтування вибору домішок органічних речовин (розділ 3)

Домішки органічних речовин в електроліти осадження оксидів повинні задовольняти кільком основним вимогам:

адсорбуватися на поверхні оксиду;

бути електрохімічно стійкими при потенціалах осадження оксидного покриття;

впливати на фізико-хімічні і електрохімічні властивості отриманих матеріалів.

На підставі сформульованих вимог у попередньому експерименті були відібрані органічні речовини, що становлять подальший інтерес для їх використання в якості домішок при одержанні композиційних оксидних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду, зокрема, ряд аніонних ПАР (калійна сіль нанофторбутансульфонової кислоти, натрію додецилсульфат і натрію лауретсульфат) та поліелектролітів (аніонний Nafion і катіонний - поліаміаногуанідин). Встановлено, що обрані домішки можуть включатися в зростаючий осад, утворюючи композиційні покриття PbО₂-ПАР і PbО₂-ПЕ різного складу. Показано, що композиційні матеріали мають значні відмінності у фізико-хімічних властивостях і електрокаталітичній активності стосовно реакцій з перенесенням оксигену в порівнянні з PbО₂. Для з'ясування природи явищ, що спостерігаються, необхідно вивчити вплив домішок органічних речовин на кінетику електроосадження плюмбум (IV) диоксиду, розглянути вплив умов осадження на вміст домішок аніонних ПАР і ПЕ в отриманих покриттях та їх фізико-хімічні властивості, а також дослідити електрокаталітичну активність композиційних матеріалів стосовно процесів, що протікають при високих анодних потенціалах (синтез неорганічних окисників і електрохімічне руйнування токсичних органічних речовин). Вплив домішок органічних речовин на кінетичні закономірності електроосадження PbО₂ (розділ 4) Отримані дані дозволяють припустити, що запропонований раніше механізм (1)-(4) адекватно описує процес електроосадження плюмбум (IV) диоксиду в присутності домішок ПАР і ПЕ:

(1)

(2)

(3)

(4)

Необхідно відзначити, що в більшості випадків спостерігається осадження плюмбум (IV) диоксиду на тефлоновий тримач на деякій відстані від платинового диска ОДЕ. Це підтверджує протікання хімічної стадії утворення плюмбум (IV) диоксиду (4) не тільки на поверхні електрода, але й у приелектродній зоні.

Були визначені кінетичні параметри стадії електроосадження PbО₂ (3) у присутності домішок в електроліті (число електронів, коефіцієнт перенесення і гетерогенні константи швидкості).

При введенні в електроліт осадження ПАР і ПЕ число електронів, що беруть участь в елементарній стадії у всіх випадках дорівнює 1, що вказує на стадійність процесу. Коефіцієнт перенесення практично не змінюється ( 0,4). Значення гетерогенної константи швидкості залежить від природи і концентрації домішки (Таб. 1).

Таблиця 1. Константи швидкості і коефіцієнти перенесення реакції електроокиснення Pb²⁺ у присутності домішок ПАР і ПЕ.

Як випливає з отриманих даних, більшість домішок гальмують стадію перенесення заряду (3), в той час як при введенні Nafion спостерігається протилежний ефект. Залежність гетерогенної константи швидкості стадії перенесення другого електрона (3) від концентрації Nafion в електроліті має екстремальний характер, що не характерне для інших домішок.

Передбачається, що вплив домішок ПАР і ПЕ на кінетику електроосадження плюмбум (IV) диоксиду обумовлений адсорбцією домішок на поверхні оксиду. В області низьких поляризацій вплив адсорбції на швидкість реакції може бути виражена наступним рівнянням:

(5)

Оскільки величина завжди позитивна, то зменшення значення потенціалу в площині локалізації активованого комплексу призведе до збільшення швидкості стадії перенесення заряду, що і спостерігається на досліді при низьких концентраціях полімерної домішки Nafion в електроліті. При адсорбції аніонного ПЕ або ПАР на поверхні електрода значення може не тільки значно зменшитися, але навіть стати негативним за рахунок перезарядження подвійного електричного шару. На таку можливість вказує зміна електрокінетичного потенціалу плюмбум (IV) диоксиду з позитивного на негативний при додаванні аніонних ПАР і ПЕ в електроліт. Зворотний ефект викликає адсорбція катіонного ПЕ на поверхні оксиду, що призводить до збільшення значення і, відповідно, зниження швидкості стадії переносу заряду. Збільшення об'ємної концентрації ПАР і ПЕ в електроліті призводить до зростання ступеня заповнення поверхні електрода, що викликає зменшення швидкості стадії перенесення заряду внаслідок блокування активних центрів на поверхні електрода.

Таким чином, за характером впливу на кінетику осадження плюмбум (IV) диоксиду досліджені нами домішки ПАР і ПЕ можна розбити на 4 групи:

що не впливають на швидкість осадження плюмбум (IV) диоксиду. До цієї групи відносяться ПАР або ПЕ, що не адсорбуються на плюмбум (IV) диоксиді і не утворюють з іонами Pb²⁺ комплексних сполук або міцних іонних асоціатів в об`ємі електроліту, а також не утворюють на поверхні електрода полімерну плівку.

що призводять до прискорення процесу електроосадження PbО₂. До них відносяться аніонні ПЕ, наприклад Nafion, для яких ефект прискорення за рахунок зниження ш превалює над ефектом гальмування через блокування поверхні електрода адсорбованою речовиною.

що призводять до незначного гальмування процесу осадження PbО₂. До цієї групи відносяться аніонні ПАР, для яких ефект інгібування через блокування поверхні електрода адсорбованою речовиною превалює над прискоренням стадії перенесення заряду за рахунок зниження.

що призводять до значного гальмування процесу електроосадження PbО₂. Наприклад, катіонні ПАР і ПЕ, для яких ефекти інгібування реакції за рахунок збільшення значення ш і блокування поверхні адсорбованою речовиною діють в одному напрямку, підсилюючи один одного.

Вплив умов електроосадження на склад і фізико-хімічні властивості композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду (розділ 5). Введення в електроліт осадження домішок ПАР і ПЕ призводить до їх включення в покриття з утворенням композиційних матеріалів оксид-ПАР та оксид-ПЕ. Вміст домішки визначається її адсорбцією на оксиді. Збільшення адсорбції домішок за рахунок зростання їх концентрації в розчині і збільшення електростатичного притягання (зростання анодної щільності струму і вмісту кислоти в електроліті осадження для аніонних ПАР і ПЕ) призводить до збагачення композиційного матеріалу органічною речовиною.

На підставі отриманих результатів запропонований колоїдно-електрохімічний механізм утворення композитів, згідно з яким процес протікає в декілька стадій:

Pb²⁺ + 2H₂O - 2e > PbO_2(vol.) + 4H⁺ (6)

PbO_2(vol.) > PbO_2(sur.) (7)

PbO_2(vol.) + R - PbO₂-R_ads.(vol.) (8)

PbO₂-R_ads.(vol.) > PbO₂-R_ads.(sur.) (9)

Стадія (6) містить у собі електрохімічні і хімічні реакції, у відповідності до раніше запропонованого механізму електроосадження PbO₂, що призводять до утворення колоїдних часток оксиду в приелектродній зоні;

Стадія (7) адсорбція ПАР і ПЕ на колоїдних частках оксидів в обємі розчину, яка в залежності від знаку електрокінетичного потенціалу може супроводжуватися доставкою часток до поверхні електрода (у випадку негативного електрокінетичного потенціалу - аніонні ПАР і ПЕ)

Стадія (8) флокуляція і седиментація часток з їх включенням у композиційне покриття.

Домішки ПАР і ПЕ впливають на структуру отриманих матеріалів. Фактично, композиційні матеріали являють собою полікристалічний в-PbО₂, що містить рентгеноаморфну фазу ПАР або ПЕ. Поява тих або інших кристалографічних орієнтацій залежить як від природи, так і від вмісту домішки в композиті. Як правило, збільшення вмісту домішки в оксиді призводить до зниження інтенсивності піків на дифрактограмі, що вказує на зменшення розміру кристалів.

Включення домішок ПАР і ПЕ в плюмбум (IV) диоксиду призводить до значної зміни морфології осаду. При збільшенні вмісту домішок у композиті поверхня являє собою мікрометричні кристали, вкриті нанокристалами.

Необхідно також відзначити, що збільшення вмісту домішки в композиційному покритті призводить до зниження електропровідності. Отримані дані можна сприймати як додатковий доказ колоїдно-електрохімічного механізму утворення композиційного матеріалу, відповідно до якого адсорбція макромолекул полімеру або ПАР на частках оксиду в обємі електроліту з наступним їх осадженням на електроді буде перешкоджати укрупненню кристалів і утворенню полікристалічних блоків.

Електрокаталітичні властивості композиційних матеріалів на основі PbО₂ (розділ 6). Встановлено, що електрокаталітична активність композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду, які містять ПАР і ПЕ істотно відрізняється від PbО₂. При використанні композиційних анодів спостерігається селективна зміна швидкості так званих процесів з перенесенням оксигену, що протікають через початкову стадію утворення оксигенвмісних часток радикального типу, адсорбованих на поверхні електрода. Для досліджень були обрані кілька процесів, що становлять практичний інтерес: виділення кисню, електросинтез неорганічних окисників (натрію гіпохлорит, сполук Cr (VI)) і електрохімічна конверсія органічних речовин (4-хлорфенол, МТБЕ) в аліфатичні нетоксичні сполуки.

Використання композиційних матеріалів призводить до значного збільшення ефективності утворення сполук Cr(VI), натрію гіпохлориту. Так, наприклад, при використанні в якості анода композиційного материалу Nafion-PbO₂ вихід за струмом сполук Cr(VI) зростає на 20 % у порівнянні з PbO₂. При електросинтезі натрію гіпохлориту більш ефективним анодом виявився композиційний матеріал C₁₂H₂₅O₄SNa-PbO₂ (вихід за струмом на якому збільшився на 60 %).

Плюмбум (IV) диоксид характеризується досить високою електрокаталітичною активністю стосовно реакції окиснення 4-хлорфенолу. При анодному окисненні 4-хлорфенолу утворюється досить велика кількість проміжних продуктів. До основних проміжних продуктів можна віднести бензохінон і малеїнову кислоту. Досить простим і зручним способом оцінки електрокаталітичної активності електродного матеріалу при дослідженні окиснення фенолів є термін зникнення ароматичних проміжних продуктів, який можна визначити з УФ спектрів розчинів при різному терміні електролізу. Вихідний розчин хлорфенолу характеризується двома піками при довжинах хвиль 230 і 280 нм. Слід зазначити, що процеси електроокиснення 4-хлорфенолу на плюмбум (IV) диоксиді і композиційних матеріалах на основі PbО₂ протікають якісно однаково і відрізняються тільки швидкістю.

Каталітична активність композиційних електрокаталізаторів стосовно реакції окиснення 4-хлорфенолу змінюється в ряду: ПАГ-PbО₂ > PbО₂ > C₄F₉SO₃K-PbО₂ > Nafion-PbО₂. При використанні Nafion-PbO₂ в якості анода швидкість конверсії 4-хлорфенолу збільшується у 2 рази.

В роботі вперше досліджене електрохімічне окиснення метил трет-бутилового етеру (МТБЕ). У процесі окиснення МТБЕ утворюються наступні стійкі проміжні сполуки: трет-бутиловий спирт, ацетон, карбонові кислоти. Для оцінки сумарної кількості органічних речовин, що окиснюються, вимірювали індекс хімічного споживання кисню (ХСК) при різному часі електролізу. Як випливає з отриманих даних у перші 3 години електролізу спостерігається різке зниження ХСК (у 5-10 разів в порівнянні з вихідним розчином). При подальшому збільшенні часу електролізу швидкість зменшення ХСК істотно знижується, досягаючи до 5 годин практично нульового значення. При використанні композиційного електрокаталізатора індекс ХСК значно нижчий. Запропонований механізм анодного окиснення метил трет-бутилового етеру, відповідно до якого суттєве значення у більшості стадій мають гідроксил-радикали, що утворюються на аноді, і молекули кисню. При використанні Nafion-PbO₂ в якості анода швидкість конверсії МТБЕ збільшується на 50 %.

ВИСНОВКИ

1. Домішки ПАР і ПЕ значно впливають на кінетику електроосадження плюмбум (IV) диоксиду не змінюючи при цьому механізму процесу. Зміна швидкості стадії перенесення заряду процесу осадження оксиду при адсорбції домішок ПАР і ПЕ на електроді обумовлена як зміною значення ш, так і проявом ефекту блокування адсорбованою речовиною.

2. За характером впливу на кінетику осадження плюмбум (IV) диоксиду досліджені домішки ПАР і ПЕ можна розбити на 4 групи:

3. 1) не впливають на швидкість осадження плюмбум (IV) диоксиду (що не адсорбуються на електроді);

4. 2) що призводять до прискорення процесу електроосадження PbО₂ (Nafion);

5. 3) що призводять до незначного інгібування процесу осадження плюмбум (IV) диоксиду (більшість досліджених аніонних ПАР);

6. 4) призводять до значного інгібування процесу електроосадження PbО₂ (катіонні ПАР і ПЕ).

3. Введення в електроліт домішок ПАР і ПЕ призводить до утворення нанокомпозиційних матеріалів оксид-ПАР та оксид-ПЕ. Вміст домішки в плюмбум (IV) диоксиді визначається, в основному, її адсорбцією на оксиді. Збільшення адсорбції домішок за рахунок росту їх концентрації в розчині і збільшення електростатичного притягання (зростання анодної щільності струму і вмісту кислоти в електроліті осадження для аніонних ПАР і ПЕ) призводить до збагачення композиційного матеріалу органічною речовиною.

4. На підставі отриманих даних запропонований колоїдно-електрохімічний механізм утворення композитів, відповідно до якого процес протікає в кілька стадій: утворення колоїдних часток оксиду в приелектродній зоні; адсорбція домішки на колоїдних частках; електрофоретична доставка часток оксиду з адсорбованою домішкою до поверхні електрода; седиментація і кристалізація композита на поверхні розділу фаз.

5. Морфологія і структура композиційних матеріалів істотно відрізняються від плюмбум (IV) диоксиду. При збільшенні вмісту полімеру в композиті спостерігається перехід від крупнокристалічних осадів до матеріалів з кристалами субмікронних і нанорозмірів.

6. При використанні композиційних матеріалів на основі плюмбум (IV) диоксиду, що містять ПАР і ПЕ, спостерігається селективна зміна перенапруги процесів виділення кисню, ефективності електросинтезу неорганічних окисників (натрію гіпохлорит, сполук Cr (VI)) і електрохімічної конверсії органічних речовин (4-хлорфенол, МТБЕ) в аліфатичні нетоксичні сполуки. Електрокаталітична активність композиційних матеріалів залежить від природи і вмісту домішки ПАР або ПЕ в оксиді.

ПУБЛВКАЦІЇ

1. А.Б. Величенко, Т.В. Лукьяненко, О.В. Кравцов, Р. Амаделли, Ф.И. Данилов Влияние полиэлектролитов на электроосаждение PbO₂ // Вопр. химии и хим. технологии. 2003. № 2. С.114-118.

2. А.Б. Величенко, Т.В. Лукьяненко, Р. Амаделли, Г.В. Коршин, О.В. Кравцов, Ф.И. Данилов Влияние полимерной добавки Nafion на электроосаждение диоксида свинца и каталитическую активность полученных материалов // Вопр. химии и хим. технологии. 2003. № 4. С.106-111.

3. А.Б. Величенко, Т.В. Лукьяненко, О.В. Кравцов, Р. Амаделли, Ф.И. Данилов Влияние ПАВ на электроосаждение PbO₂ // Вопр. химии и хим. технологии. 2004. № 2. С.151-155.

4. А.Б. Величенко, Т.В. Лукьяненко, Р. Амаделли, Ф.И. Данилов Влияние полимерной добавки Nafion на электроосаждение PbO₂ // Укр. хим. журнал. 2004. V. 70. № 3. С.51-56.

5. А.Б. Величенко, Т.В. Лукьяненко, О.В. Кравцов, Р. Амаделли, Ф.И. Данилов Влияние галогенид-ионов и ПАВ на каталитическую активность PbO₂-электродов // Вопр. химии и хим. технологии. 2004. № 3. С.153-157.

6. Т.В. Лукьяненко Влияние полимерной добавки Nafion на электроосаждение PbO₂ // V региональная конференция молодых ученых и студентов по актуальным вопросам химии. Днепропетровск. 2003. С.94.

7. Т.В. Лукьяненко Влияние полиэлектролитов на электроосаждение PbO₂ // I Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. - Днепропетровск. 2003. С.48-49.

8. Т.В. Лукьяненко, А.Б. Величенко, Ф.И. Данилов Влияние полимерной добавки Nafion на электроосаждение PbO₂ // VII Международная научно-практическая конференция "Наука и образование 2004". Днепропетровск. - 10-25 февраля 2004. - С.22-23.

9. A.B. Velichenko, R. Amadelli, T.V. Luk'yanenko, F.I. Danilov. Effect of Nafion and some surfactants on electrodeposition of composite materials based on lead dioxide // 55th ISE Meeting. - Thessaloniki, Greece - 19-24 September 2004. - S6FP62.

10. Т.В. Лукьяненко, В.А. Качала. Влияние ПАВ на электроосаждение PbO₂ // Международная конференция студентов и аспирантов посвященная 75-летию со дня рождения академика Богатского "Современные направления развития химии". Одесса - 19-23 апреля 2004. С. 60.

11. В.А. Качала, Т.В. Лукьяненко. Диоксидно-свинцовые катализаторы, модифицированные додецилсульфатом натрия // II Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Trans-Mech-Art-Chem". Днепропетровск. 2004. С.100.

12. Т.В. Лукьяненко, В.А. Качала, Ф.И. Данилов, А.Б. Величенко Влияние галогенид-ионов и ПАВ на каталитическую активность PbO₂-электродов // VIII Международная научно-практическая конференция "Наука и образование 2005". Днепропетровск. - 7-21 февраля 2005. - С.63-64.

13. Шмычкова О.Б., Гузь Н.В., Лукьяненко Т.В. Электрохимическое окисление MTBE на модифицированных PbO₂ - анодах // II Международная научно- техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых “Химия и современные технологии”. - Днепропетровск. 26-28-апреля 2005. С.84.

14. В.А. Качала, Т.В. Лукьяненко. Диоксидносвинцовые катализаторы, модифицированные анионными ПАВ // III Всеукраинская конференция молодых ученых и студентов с актуальных вопросов химии. Харьков. 17-20 мая 2005. - С.115.

15. A.B. Velichenko, T.V. Luk'yanenko, F.I. Danilov, R. Amadelli, D. Devilliers. Formation and physicochemical properties of composite PbO₂ materials // 6^th International Conference on Lead-Acid Battery (LABAT'2005). - Varna, Bulgaria. - 13-16 June 2005. - P.58.

16. F.I. Danilov, T.V. Luk'yanenko, A.B. Velichenko. Effect of polyelectrolytes on lead dioxide electrodeposition // Theodor Grotthuss Electrochemistry Conference. - Vilnius, Lithuania. - 5-8 June, 2005. - P.107.

17. A.B. Velichenko, T.V. Luk'yanenko, R. Amadelli, D. Devilliers, F.I. Danilov. Electrosynthesis and physicochemical properties of composite electrocatalysts based on lead dioxide // 3rd Gerischer-Symposium on Electrocatalysis. - Berlin, Germany. - 6-8 July 2005. - P.98.

Размещено на Allbest.ru