Изучение адсорбции ионов на пассивном железном электроде в нитратных растворах

• Автор: Барышникова, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 02.00.01, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава. Литературный обзор

1.1. Сопоставление электрохимического поведения пассивного 9 железа и его оксидов

1.1.1. Катодные и анодные поляризационные кривые

1.1.2. Результаты измерений емкости и импеданса

1.1.3. Влияние на пассивирование железа. Химический

состав и структура пассивирующего слоя на железе

1.2. Строение двойного электрического слоя па границе оксидраствор

1.2.1. Модельные представления

1.2.2. Значения и способы определения нулевого заряда рН0 оксидов

1.3. Адсорбция неорганических ионов и органических веществ на пассивном железе и оксидах железа
1.3.1. Адсорбция неорганических ионов
1.3.2. Адсорбция органических веществ
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Изготовление и подготовка электрода. Приготовление и очистка растворов
2.2. Идентификация кристаллической структуры ГегСЬ и
исследование состояния поверхности
2.3. Методы исследования
2.3.1. Вольтамперометрические измерения
2.3.2. Импедансные измерения
2.3.3. Фотоэлектрохимические измерения
2.3.4. Потенциометрическое титрование суспензии оксида железа 1
2.3.5. Адсорбционные измерения
Глава 3. Анодное поведение железа и оксида железа III в нейтральной
3.1. Анодное поведение железа в 0.5 М нитратных растворах
механизм растворения и пассивации
3.2. Термодинамическая модель пассивной пленки на 1е в 0.5 М ЫаТЮз
3.3. Электрохимическое поведение уРегОз в водных нитратных растворах
Глава 4. Кислотноосновные свойства пассивного железа и оксида железа 1
4.1. Определение нулевого заряда и идентификация состава поверхностных фаз пассивного железа иммерсионным методом
4.2. Измерение нулевого заряда уГез Глава 5. Адсорбция поверхностноактивных ионов на пассивном
железном электроде Г1ЖЭ и оксиде железа III
5.1. Адсорбция поверхностноактивных ионов из водных растворов на поверхности уРез
5.1.1.Изучение адсорбции хлоридионов потенциомегри ческим титрованием суспензии оксида уРс2Оз
5.1.2. Измерение адсорбции СГ ионов с помощью ионсолективного электрода
5.1.2.1. Зависимость адсорбции СГионов от концентрации и раствора. Изотермы адсорбции
5.1.2.2. Зависимость адсорбции хлоридионов на оксиде железа III от потенциала
5.1.2.3.Определение потенциала питтингообразова 2 ния. Электронномикроскопические исследования поверхности пассивного железа
5.2. Изучение границы раздела ПЖЭнейтральный раствор и 3 влияние поверхностноактивных ионов на строение межфазной границы
5.2.1. Исследование ПЖЭ спектроскопией электро 3 химического импеданса
Литература


Вторая, характерная особенность пассивности Ре способность к перепассивации. Одновременно с
выделением кислорода при Е 1. В скорость коррозии начинает возрастать с ростом Е рис. Из рис. Ре3 обладает теми же свойствами. Рис. Анодные поляризационные кривые 1 и зависимость скорости растворения от потенциала 2 в растворах Н 1 С. Приведенные данные свидетельствуют о том, что пассивирующая пленка на железе представляет собой высшие оксиды. Однако для получения полной картины нельзя ограничиться сопоставлением только поляризационных кривых пассивного металла и его оксидов. Дополнительную информацию о том, в какой мере рассмотренные выше особенности электродного поведения компактных кристаллических оксидов объясняют пассивность железа, дают измерения емкости и импеданса. В большинстве работ интерпретация результатов опирается на концепцию о двухслойной пассивирующей пленке. Внутренний электронопроводящий слой, прилегающий к металлу, в котором нет падения потенциала, по составу близок к Ре3С4, и наружный, обедненный носителями, пассивирующий оксид, приближающийся по стехиометрии к уРе3 или уРеООЫ в зависимости от потенциала, проявляет свойства пполупроводника, изолятора или рполупроводника , . В работе методом прямоугольных импульсов длительностью 2 мке с автоматической записью кривой измерена емкость С пассивного железа в 0. М Н0. Показано, что резкое падение тока при пассивации приводит к быстрому уменьшению емкости от исходного значения мкФсм2 до 2 5мкФсм2, после чего происходит плавное возрастание емкости до постоянного значения, слабо зависящего от потенциала. Резкое падение емкости связывают с образованием первичной пленки Резп10, а последующий рост емкости с ее утоныпением, вследствие перехода в магнетит. Слой магнетита, обладающего металлической проводимостью, не дает вклада в измеряемую емкость. Такая картина характерна для растворов с 7. Согласно в нейтральном нитратном растворе наблюдается плавное падение емкости во время пассивации в интервале от 0. Исследование природы процессов в системе железо пассивирующая пленка в боратном 8. Для интерпретации полученных данных авторы предлагают использовать эквивалентную электрическую схему границы раздела электродэлектролит, состоящую из последовательно соединенных двух ЯС цепочек, отвечающих самой пленке и двойному слою, и сопротивления электролита рис. Рис. Эквивалентная электрическая схема пассивного железного электрода Кб сопротивление раствора, сопротивление реакции, СРб емкость двойного слоя, С1 емкость пленки, Г сопротивление пленки. В работе тБПи методами фотоэлектрохимичсской спектроскопией и спектроскопией электрохимического импеданса исследовались и сравнивались электронные свойства пассивных пленок на железе и компактных оксидов. Показано, что основные характеристики полупроводниковых свойств концентрация доноров Ре2 Мг, потенциал плоских зон Еп и энергия запрещенной зоны Ее, оксида у Ре2Оз согласуются с таковыми для пассивного железа. Причем авторы изучали поведение высоколегированного оксида уРе3 и низколитированного уРсз. Было установлено, что величина и форма фототоковых спектров пассивной пленки и образца оксида, высоколегированного Ре , а также прямые МоттаШоттки практически совпадают рис. Рис. Фототоковые спектры низколегированного 3 I см, высоколегированного 3 ,7 см3 и пассивной пленки на железе, сформированной при 0 мВ в боратном буферном растворе 8. Рис. Графики МоттаШоттки низколегированного Ре2Оз КтоГ см3, высоколсгтрованного Ге2Оз Ыо72 см3 и пассивной пленки на железе, сформированной при 0 мБ в боратном буферном растворе 8. БезО. Ре или уРе2Оз, содержащим 5 Бе2. С такой моделью согласуются результаты других работ , . В литературе также приводятся другие данные, подтверждающие сходство в поведение оксидов и пассивного железа. Так, в 1 С. Ре2Оз обладает ожидаемыми свойствами, позволяющими объяснить нестационарные явления на пассивном железном и магнетитовом электродах при резких изменениях кислотности раствора. Однако, следует отметить, что большинство работ в этом направлении проводилось в кислых растворах.