Влияние водорастворимых полимеров на свойства ультрадисперсных порошков меди

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние водорастворимых полимеров на свойства ультрадисперсных порошков меди

Бережной Юрий Михайлович

Аннотации

В данной статье рассматривается воздействие, полиакриламида на кинетику электрокристаллизации и формирования анодно-синтезируемых поршков меди. Выявлено влияние полиакриламида на протекание процесса электрокристаллизации порошков. Изучены механизмы реакций электроосаждения в присутствии полиакриламида на формирование частиц с большей удельной повернхностью. Доказан эффект, способствующий прямому восстановлению ионов меди из аммиакатных комплексных ионов, который обеспечивается за счет воздействия полиакриламида на процесс электроосаждения меди. Порошки, полученные с примением водорастворимых полимеров, содержат в своем составе в 2 раза меньше кислорода.

This article discusses the effects of polyacrylamide on the kinetics of electrocrystallization and the formation of anodic-synthesized copper pistons. The influence of polyacrylamide on the course of electrocrystallization of powders was revealed. The mechanisms of electrodeposition reactions in the presence of polyacrylamide on the formation of particles with a higher specific surface are studied. The effect has been proved that promotes the direct reduction of copper ions from ammonium complex ions, which is provided by the effect of polyacrylamide on the process of electrodeposition of copper. The powders obtained with the application of water-soluble polymers contain 2 times less oxygen.

Ключевые слова: водорастворимые полимеры, ультрадисперсные порошки, хронопотенциограммы

Keywords: water-soluble polymers, ultrafine powders, chronopotentiograms

В настоящее время существует множество способов получения ультрадисперсных металлических порошков. Однако одним из наиболее перспективных методов можно выделить электрохимический [1 c. 426], который благодаря изменению условий электролиза, позволяет управлять процессом электроосаждения в более широких пределах, что позволяет контролировать скорость электродных реакций и за счет этого производительностью, химическим составом, размером и формой получаемых порошков [2 c.3]. Исследование процессов осаждения металлических ультрадисперсных порошков и разработка технологий получения частиц размером не превышающих микронный или субмикронный диапазон в настоящее время имеет огромное значение. В часности большое внимание уделяется синтезу и особо чистых нанопорошков [3 c.552]. Из-за своего небольшого размера частицы таких порошков могут обладать особыми физическими и химическими свойствами не присущими макро- и микрочастицам. Исследования в этой области открывают новые возможности в областях фундаментальных исследований, а так же представляют интерес развития современных композиционных матриалов. полиакриламид медь электрокристаллизация

Методики эксперимента

Наиболее оптимальный состав для электролита для получения ультрадисперсных порошков меди содержит 1 моль/л хлорида аммония и 30-40 г/л полиакриамида при этом анодная и катодная плотность тока находится в пределах 0,3-0,4 А/см 2, а объемная плотность тока 3-4 А/л, полученную суспензию частиц разделяют на фильтре [4].

В процессе синтеза ультрадисперсных порошков меди происходит накопление комплексных ионов меди при этом происходит растворение анода скорость растворения анода зависит от при плотности анодного тока. Порошки меди из электролита восстанавливали при помощи титановго виброкатода в режиме импульсного электролиза. Измерение поляризационных зависимостей и хронопотенциометрические исследования проводили на полированном титановом катоде в качестве анализатора был использован хлорсеребряный электрод, а в качестве вспомогательного был взят электрод из стеклоуглерода. Для проведения анализа был использован потенциостат фирмы Ellins. Порошки мкди осажденные в ходе опыта отделялись от электролита промывались дистиллированной водой с последующей сушкой при температуре 100?С.

Полученные результаты и их обсуждение

Состав электролита влияет на процессы катодного восстановления ультрадисперсных порошков меди.

Из электролитов в состав которых не входят добавки водорастворимых полимеров наблюдалось восстановление четвертичного аммиакатного комплекса, а также восстановление оксида меди (I), образующийся порошки меди из однозарядных комплексов, восстанавливаются двухзарядные комплексы восстанавливаются за счет снижения pH приэлектродного слоя:

Таблица №1

Потенциалы максимумов вольтамперометрических зависимостей и соответствующие им электродные процессы

Одной из особенностей электролита содержащего в своем составе полиакриламид является отсутствие реакции восстановления из. Первый пик на кривой востановления связан с выделением свободных ионов меди (II), а второй - с восстановлением меди (II) до меди (I), а третий - с непосредственным восстановлением комплексных соединений меди. Из этого следует, что действие полиакриламида в процессе электролиза полностью исключает образование оксида меди, что способствует получению порошков с меньшим содержанием кислорода.

Как концентрация ионов меди, так и концентрация комплексных ионов в основном возрастают во времени (рис. 1б), что можно связать с превышением анодного выхода по току над катодным.

Рисунок. 1 Поляризационные зависимости катодного восстановления меди в электролитах: а) Хлорид аммония без добавок; б) хлорид аммония с полиакриламидом. Цифрами обозначают время электролиза в часах.

Рисунок. 2 Зависимость катодных поляризационных токов от времени электролиза: а) Хлорид аммония без добавок; б) хлорид аммония с полиакриламидом., 1 - ток первого максимума, 2 - ток второго максимума

Исследования элементного состава получаемых ультрадисперсных порошков, показали, что порошок, полученный с добавлением водорастворимых полимеров, содержит меньше кислорода, чем полученный из хлорид аммония электролита без введения полимеров, это доказывает, что полимеры, введенные в состав электролита, оказывают и защитное действие от окисления кислородом воздуха.

Влияние полиакриламида на процессы формирования ультрадисперсных порошков меди можно, отнести к тому что увеличивается перенапряжения водорода, способствующее диссоциации аммиакатных комплексов в приэлектродном слое, так же оно влияет на прочность связи комплексного иона с поверхностью, сохраненяя сольватные оболочки с кристаллическими зародышами.

Выводы

Электрохимическое осаждение становится все более привлекательным методом синтеза новых материалов и формирования наноструктур.

Список литературы

1. Jeongseok Oh, Changkyu Rhee, 2008. Tribological Performance of Cu-Ni Alloy Nanoparticles Synthesized using a Pulsed-Wire Evaporation Method. metals and materials International, 14: рp.425-432.

2. Kytsya A.R., Bazylyak L.I., Hrynda Yu.M., Vynar V.A., Korniy S.A., 2013. Preparation of Silver-Copper Core-Shell Nanoparticles as Anti-Wear Oil Additive. proceedings of the international conference nanomaterials: applications and properties, 2: pp.3-6.

3. Chang Н., 2005. Nanoparticle suspension preparation using the arc spray nanoparticle synthesis system combined with ultrasonic vibration and rotation electrode. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 26: р.552.

4. Бережной Ю.М., Данюшина Г.А., Дерлугян П.Д., Липкин В.М., Липкина Т.В., Шишка В.Г. Патент №2585582 Рос. Федерация. Способ получения нанопорошков меди.// Заявка: 2015122947/02 от 15.06.2015 Опубл. 27.05.2016 Бюл. № 15

Размещено на Allbest.ru