Електрохімічний синтез функціональних покриттів сплавами металів - Автореферат

Активність найбільш перспективної групи каталітичних матеріалів (КМ)-сплавів, що не містять платиноїдів, змінюється залежно від складу нелінійно і може значно перевищувати активність окремих металів. Через це значний інтерес становлять способи, що дозволяють поєднувати оксидування з нанесенням оксидів перехідних металів, хоча далекими від вирішення залишаються і забезпечення міцного зчеплення та рівномірного розподілу шару КМ по поверхні носія, підвищення його питомої поверхні та регулювання поруватості. Дисертаційна робота виконана на кафедрі технічної електрохімії НТУ “Харківський політехнічний інститут” у відповідності до завдань проекту фундаментальних робіт ДКНТ України 3.3/399 (наказ №52 від 22.03.1994 р.) та проектів МОН України № 3.4/436 “Дослідження кінетики електродних реакцій під час синтезу електрокаталітичних матеріалів” (наказ № 72 від 17.03.1997 р.), “Розробка методів знезараження викидів у атмосферу технологічних газів, включаючи оксиди азоту, із застосуванням електрохімічно синтезованого оксидно-металевого каталізатора” (ДР № 0193U0242771), “Дослідження електрохімічних закономірностей синтезу металічних та металоксидних матеріалів для розробки процесів катодного відновлення металів і сплавів, анодного окиснення та знезараження токсичних промислових викидів” (ДР № 0197U001927), “Розробка теоретичних підстав формування матеріалів з каталітичними та захисними властивостями на композитних носіях для електрохімічних систем підвищеної надійності” (ДР №0101U001802), “Дослідження закономірностей синтезу та деградації електрохімічних систем природоохоронної та ресурсозаощаджувальної спрямованості” (ДР №0104U003016), “Дослідження закономірностей електрохімічного синтезу функціональних покривів з прогнозованими властивостями” (ДР №0107U000596), програмою проекту №2276 УНТЦ “Нові органічні провідники. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі: - встановити природу звязку між фундаментальними характеристиками сплавоутворюючих компонентів та каталітичною активністю покриттів сплавами і оксидами у гетерогенних окисно-відновних реакціях; · запропоновано узагальнені схеми співосадження вольфраму в сплав з кобальтом і нікелем, які є розвиненням уявлень про механізми відновлення металів і враховують імовірність формування сплавів через утворення активованих гетероядерних комплексів та атомарного гідрогену, що бере участь у наступній хімічній стадії електродного процесу; визначено параметри, які дозволяють керувати складом, морфологією поверхні і функціональними властивостями покриттів;Зроблено акцент на сучасні тенденції дизайну каталітично-активних матеріалів, визначено чинники, які забезпечують розвинення поверхні металічних носіїв з жаростійких сталей і сплавів алюмінію, фактори впливу на склад, морфологію і структуру електролітичних покриттів сплавами і змішаними оксидами. Висунуто гіпотезу, що різниця енергій звязків „метал - елемент 1” Е і „метал - елемент 2” ЕМ-E2, яку визначають як ?ЕME1-E2= EM-E1-EM-E2, і буде одним з головних чинників, що кількісно характеризує вплив природи матеріалу на руйнування міжатомних звязків у реагентах складу „E1-E2”. Ідентичний порядок розташування металів за зростанням ?ЕMH-O та ?ЕMH-C дає підстави вважати, що метали (Pt, Pd, W, Mo, Ni, Co, Fe), які є каталізаторами реакції виділення водню, тобто руйнування звязку H-O, виявлятимуть активність і в руйнуванні звязків “гідроген - карбон”. Застосування ШНМ довело, що до кола найвпливовіших на КА сплавів чинників відносяться енергетичні, електричні та геометричні параметри: · різницю енергій звязку метал-гідроген і метал-оксиген, що віддзеркалює вплив природи металу на перерозподіл електронної густини звязків у реагентах і підтверджує справедливість висунутої в розділі гіпотези; З ростом j підвищується ступінь розвинення поверхні, але збільшення питомої кількості електрики (часу обробки при сталій амплітуді) позитивно впливає на kp лише до Q ? 2000 Кл/дм2, оскільки зі зростанням Q на поверхні зявляються пори з більшими радіусами (табл.1), а подальше підвищення часу поляризації для розвинення поверхні не має сенсу.В роботі розвязано важливу науково-практичну проблему обгрунтованого створення наукових основ електрохімічних технологій покриттів сплавами та складними оксидами із залученням гіпотези про синергетичний вплив компонентів покриттів на їх функціональні властивості. Встановлено звязок між фундаментальними характеристиками металів і їх каталітичною активністю у гетерогенних окисно-відновних реакціях, обумовлений впливом на перерозподіл та руйнування міжатомних звязків, кількісним чинником якого є різниця енергій звязку метала з елементами, що утворюють молекулу реагенту. Запропоновано каталітичну активність матеріалів тестувати у реакції електрохімічного виділення водню, швидкість якої залежить саме від природи електрода і різниці енергій звязку „метал - гідроген” і „метал - оксиген”. DE = EM-H - EM-O, і густиною струму обміну гідрогену склала підгрунтя для оцінювання та прогнозування каталітично

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ