Конструкція електродів на основі алмазних та алмазоподібних матеріалів, їх корозійна стійкість в агресивних водних електролітах та в умовах високих катодних та анодних поляризацій. Аналіз та оцінка можливих областей застосування досліджених матеріалів.
Аннотация к работе
Багатьом із вказаних вимог можуть задовольнити електроди на основі алмазних та алмазоподібних матеріалів. Успіхи, досягнуті за останні роки в області синтезу та цілеспрямованої зміни властивостей (особливо електрофізичних) алмазоподібних матеріалів, дозволяють сподіватися на перспективність їх як електродних матеріалів. Наприклад, введення легуючої добавки в процесі синтезу алмазних матеріалів дозволило збільшити їх електропровідність на декілька порядків, та отримати матеріали з напівпровідниковими та, навіть, напівметалічними властивостями. Для алмазних матеріалів область ідеальної поляризації (вікно потенціалів до розкладання фонового електроліту) у водних розчинах електролітів H2SO4, KCL, KOH складає 2 - 3 В, що значно більше, ніж для відомих металевих електродів. Ці матеріали виявляють також вибірність, чутливість до невисоких концентрацій реагентів, корозійну стійкість в надзвичайно агресивних середовищах.3): при багаторазовому повторенні циклів при потенціалах катодної та анодної реакції для таких плівок на зворотному ході анодних І, E - кривих зявляються ділянки значного зростання струму, які свідчать про проникнення електроліту до підкладки і її анодне окиснення, яке проявляється у формі піттингової корозії. Видно, що поляризаційні криві на металах-підкладках і на а-С:Н електродах суттєво відрізняються: для а-С:Н плівок характерна широка область потенціалів з низькими фоновими струмами (<10 МКА/см2), тобто 2 В для плівок на нержавіючій сталі і 2,3 В для плівок на платині. Для подальшої оцінки а-С:Н плівок на предмет їх застосування у якості індикаторних електродів при розробці в електроаналізі була досліджена їх електрохімічна активність на прикладі модельної окисно-відновної реакції з іонами [Fe(CN)6]3-/4-Вольтамперограми для а-С:Н плівки (Pt) в даній системі мають ряд характерних особливостей. Циклічні вольтамперограми а-С плівки в розчині іонів [Fe(CN)6]3-/4 - рівної концентрації мають однакові за висотою піки катодного і анодного струмів, якісно подібні тим, що спостерігалися нами для Pt-електроду в цьому ж розчині. В розчинах 0,5 М H2SO4 з добавкою 0,01 М Ce4 /3 одержані а) циклічні вольтамперограми для розчинів, що містить одночасно обидві форми деполяризатора при швидкостях розгортки потенціалу 500, 200, 100, 50, 20, 10 і 5 МВ/с; б) потенціодинамічні криві для розчинів, що містять тільки одну (відновлену або окислену) форму іонів церію при тих же швидкостях поляризації електрода.Вперше вивчено електрохімічну поведінку алмазних та алмазоподібних матеріалів широкого призначення, синтезованих в інститутах Національної академії наук України. Показано, що всі ці матеріали характеризуються широкою областю ідеальної поляризації («вікном» потенціалів): близько 3,5 В для монокристалів алмазу; 1,8 В для полікристалічної алмазної плівки; 2,5 В для а-С та а-С:Н плівок; близько 3 В для композитів (МА, НА). Всі досліджені матеріали проявляють високу корозійну стійкість в кислотах та стандартних розчинах для корозійних випробувань, а також в умовах високих поляризацій. Для а-С:Н плівок корозійна стійкість залежить від параметрів синтезу; найбільшу корозійну стійкість проявляють плівки, отримані при напрузі-500 В та вмісті метану СН4 у реакційній суміші ~70%. Вивчено кінетику електродних реакцій у водних розчинах окисно-відновних систем K3[Fe(CN)6] - K4[Fe(CN)6] і Ce2(SO4)3 - Ce(SO4)2 на електродах з різним питомим опором (r, Ом·см): монокристалі алмазу (103 Ом·см), полікристалічній алмазній плівці (109 Ом·см), алмазоподібних а-С та а-С:Н плівках (104-106 Ом·см), композитах НА та МА (102-103 Ом·см).