Каталитическая активность электроосажденных сплавов системы Ni-P в реакции катодного выделения водорода

• Автор: Кравцова, Юлия Георгиевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание

Лист обозначений .

Введение.

ГЛАВА 1. Обзор литературы.

1.1. Кинетика и механизм катодного выделения водорода.

1.2. Природа каталитической активности металлов и сплавов в реакции выделения водорода

1.3. Особенности выделения водорода на никеле

1.3.1. Кинетика выделения водорода на монокристаллах никеля

1.3.2. Кинетика выделения водорода на поликристаллическом никеле

1.3.3. Выделение водорода на никелевых покрытиях. Влияние состояния

поверхности
1.4. Особенности выделения водорода на поверхности никелевых сплавов
1.4.1. Кинетика и механизм реакции выделения водорода на сплавах никеля
1.4.2. Влияние качественного, количественного состава и структуры сплавов никеля на скорость выделения водорода.
1.4.3. Влияние режима получения покрытий сплавов никеля на скорость
выделения водорода.
ГЛАВА 2. Методика эксперимента
2.1. Осаждение покрытий
2.1.1. Составы электролитов, условия осаждения
2.1.2. Расчет выхода по току и толщины покрытия.
2.2. Исследование свойств покрытий.
2.2.1. Рентгенофазовый анализ.
2.2.2. Сканирующая электронная микроскопия
2.2.3. Сканирующая атомносиловая микроскопия.
2.3. Электрохимические исследования кинетики РВВ
2.3.1. Методика исследования катодного выделения водорода
2.3.2. Определение относительных факторов шероховатости покрытий.
2.4. Статистическая обработка данных.
ГЛАВА 3. Синтез никельфосфорных покрытий
3.1. Электрохимическое осаждение ,Рпокрытий в потенциодинамическом режиме.
3.1.1. Характеристика процесса осаждения.
3.1.2. Состав, морфология и структура покрытий.
3.2. Электрохимическое осаждение ,Рпокрытий в гальваностатиче
ском режиме
3.2.1. Характеристика процесса осаждения.
3.2.2. Состав, морфология и структура покрытий.
ГЛАВА 4. Каталитическая активность электроосажденных сплавов системы МР в реакции выделения водорода.
4.1. Скорость реакции выделения водорода на сплавах системы Р.
4.2. Роль развития поверхности в изменении скорости процесса.
4.3. Механизм выделения водорода на сплавах 1 Р.
Выводы. П
Список литературы


Получены систематические данные по влиянию концентрации гипофосфигионов и режима осаждения на закономерности формирования электролитических никельфосфорных сплавов. Определены структурные и . М,Рпокрыгий различного состава. Установлены корреляции между составом, структурой М1,Рпокрытий и основными кинетическими характеристиками реакции выделения водорода из растворов серной кислоты. Проведен анализ экспериментальных данных по кинетике реакции выделения водорода на электроосаждениых Ы1,Рпокры гиях, предложен и обоснован наиболее вероятный механизм процесса. Выявленные закономерности формирования электроосажденных никельфосфориых сплавов с различной каталитической активностью в реакции выделения водорода могут быть использованы для получения покрытий с заданными свойствами, а также для интенсификации катодных процессов в топливных элементах и электрохимических технологиях синтеза органических и неорганических продуктов. Пропорциональный рост содержания фосфора в электроосажденных ИцРсплавах с увеличением концентрации гипофосфитионов наблюдается лишь до определенного предела. Рентгеиоаморфные сплавы с содержанием фосфора 7 г масс. Сн ро 0. Сплавы с содержанием фосфора до 7 масс. Шероховатость покрытия растет с содержанием фосфора за счет увеличения структурной разупорядоченносги и изменения морфологических характеристик поверхности. Каталитическая активность покрытий возрастает в определенной областисоставов до 7 масс. Р и обусловлена увеличением дефектности покрытий с образованием фосфидов никеля наблюдается ее снижение до уровня литого никеля и независимость от состава осадка. При малых перенапряжениях реакция выделения водорода на ,Рпокрытиях протекает по механизму ФольмераГейровского с лимитирующей стадией переноса заряда. С ростом катодного потенциала происходит смена механизма, и процесс начинает контролироваться стадией рекомбинации. Публикации и апробация работы. ВАК РФ и тезисов докладов и материалов конференций. III и IV Всероссийской конференциях Физикохимические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах ФАГРАН, ФАГРАН Воронеж , VI Всероссийской интерактивной конференции молодых ученых Саратов IV Всероссийской научно практической конференции Пенза 7 Всерос. Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении Воронеж Ii i ii I , i Ii i i I, I vi , ii i i i i Ii i ii I i i i i Ii 5 i i i i i i i 9 Ii i i . Глава 1. Реакция катодного выделения водорода РВВ представляет собой гетерогенный каталитический процесс, в котором поверхность электрода играет роль электрокатализатора 2 4. Н 2е Н2 2Н в кислых средах, 1. Н г 2е Н2 Н в щелочных средах. РВВ сложна и многостадийна. Н е Наде Н в кислой среде 1. Н е Наде Г в щелочной среде 1. Н Надс е Н2 Н в кислой среде, 1. Н Надс е Н2 ОН в щелочной среде, 1. Надс НадС Н2, 1. Н2 от электрода в форме пузырьков образование новой фазы. Все стадии могут вносить вклад в скорость общего процесса. Природа контролирующей стадии зависит от материала электрода и условий протекания реакции. Первая стадия доставка к поверхности электрода частиц, служащих источником получаемого катодного водорода, при обычных плотностях тока не является лимитирующей и играет значительную роль в случае очень разбавленных растворов кислот. Поэтому диффузией Н изза значительной подвижности ионов гидроксония пренебрегают. Десорбция молекул Н2, как правило, протекает быстро. Изза низкой растворимости Н2 в водных средах уже при малых плотностях тока происходит образование газовых пузырьков, которое обеспечивает быстрый отвод молекулярного водорода. В результате при рассмотрении кинетики РВВ наибольшее внимание уделяется стадиям 1. Выделяют два основных реакционных маршрута протекания катодного выделения водорода, которые Муг быть доказаны экспериментально Фольмера Тафеля ФТ и Фольмера Гейровского ФГ 7. Описанию кинетики РВВ посвящено немало публикаций , рассматривающих процесс с учетом различного вклада отдельных стадий и особенностей адсорбции промежуточных частиц. Гг 1КТ кгхр 1 0ехр2гГ 1. Г,, КТ ехр Д,7ГЛ.