Кинетика и механизм реакций разряда-ионизации металлов группы железа при повышенных температурах

• Автор: Бабушкин, Павел Константинович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 158 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Общие закономерности электроосаждения и растворения металлов группы железа
1.1.1. Кинетика электроосаждения металлов группы железа из кислых растворов
1.1.2. Анодные процессы на металлах группы железа
1.1.3. Выход по току металла и совместное выделение водорода
1.1Л.1. Кинетика выделения водорода на металлах группы железа
1.1.1.2. pH прикатодного слоя и влияние буферных добавок
1.1.1.3. Влияние различных факторов на выход по току металла
1.1.4. Потенциал нулевого заряда и его влияние на кинетику осаждения и свойства металлов группы железа
1.1.5. Влияние температуры на электроосаждение металлов группы железа
1.1.6. Кинетика электроосаждения металлов группы железа при конечных степенях заполнения поверхности
1.2. Особенности электроосаждения никеля
1.3. Особенности электроосаждения кобальта
1.4. Особенности электроосаждения железа
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Рабочие электроды и их подготовка
1.2. Приготовление рабочих электролитов
1.3. Определение выходов по току металлов
1.4. Методика поляризационных измерений
1.5. Математическая обработка результатов
1.6. Оценка влияния термодиффузионного потенциала на результаты поляризационных измерений
2. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ НИКЕЛЯ ИЗ КИПЯЩИХ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ
2.1. Влияние параметров электролиза на выход по току никеля
2.2. Катодные и анодные поляризационные зависимости при электроосаждении никеля
СОДЕРЖАНИЕ
3. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ КОБАЛЬТА ИЗ КИПЯЩИХ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ
3.1. Влияние параметров электролиза на выход по току кобальта
3.2. Катодные и анодные поляризационные зависимости при
электроосаждении кобальта
4. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ ЖЕЛЕЗА ИЗ КИПЯЩИХ СУЛЬФАТНЫХ И СУЛЬФАТНО-ХЛОРИДНЫХ РАСТВОРОВ
4.1. Влияние параметров электролиза на выход по току железа
4.2. Катодные и анодные поляризационные зависимости при
электроосаждении железа
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Изучению электродных процессов на металлах группы железа (никеля, кобальта и железа) в растворах их солей уделяется значительное внимание. Интерес к этой области вызван, прежде всего, большим практическим значением этих реакций, широко используемых в различных областях промышленности и техники. Достаточно сказать, что электролитическое никелирование является одним из самых распространенных гальванических производств, а металлы высокой степени чистоты получают электрорафинированием.
Электроосаждение металлов группы железа из растворов простых солей имеет ряд особенностей по сравнению с другими металлами. При катодном осаждении металлов этой группы, также как и при анодном растворении, наблюдается значительная поляризация, значение плотности тока обмена для этих металлов чрезвычайно мало, если сравнивать его значение с током обмена других металлов. Именно поэтому исследование кинетики электроосаждения металлов группы железа представляет большой научный и практический интерес с точки зрения интенсификации процесса.
Одним из путей интенсификации этих процессов, наряду с определением оптимальных гидродинамических условий и подбором высокоэффективных буферных добавок, является проведение их при повышенных температурах, в частности при температуре кипения электролита. Основным предметом исследований до сих пор были различные физико-химические и физико-механические свойства покрытий, полученных в этих условиях. Механизмы же электрохимических реакций металлов группы железа при кипении простых (не комплексных) растворов, а также кинетические характеристики процесса, изучены слабо (в случае гальванического осаждения железа), либо не изучены вовсе (электроосаждение никеля и кобальта).
В связи с этим исследование кинетики электроосаждения металлов группы железа при повышенных температурах представляет несомненный интерес, т.к.
АНАЛИТИЧЕСКИМ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

заполнения к другой связано с изменением теплоты адсорбции, а именно, составляет некоторую долю о от изменения стандартной энергии адсорбции (<5 изменяется от 0 до 1). Применяя изотерму Темкина к рассматриваемому процессу можно получить следующие кинетические уравнения [15,34]:
К£ог*а0Н ехр
(2+ак+5У<р

1+К2аСо>аонехр{- Ш)+К 3аон~ехУ
У+аа-8УУ

2Т<р
Т7- 2 1 уу
1+К 2аСог*аон -ех1- к т) + Кзаон -ехр{к т
(43)
(44)
Таким образом, отличие кинетических уравнений, полученных с использованием изотермы Темкина, от аналогичных уравнений, выведенных при помощи изотермы Лэнгмюра, состоит в увеличении кажущегося коэффициента переноса катодного процесса на величину 8, и уменьшении кажущегося анодного коэффициента переноса на ту же величину. Точно так же, как и в предыдущем случае, тафелевская зависимость не получается линейной во всем диапазоне, но для предельных случаев малых и больших плотностей тока можно получить тафелевские прямые, аналогичные уравнениям (13)-(14) и (39)-(40) Единственным отличием в этих уравнениях будет поправка к кажущимся коэффициентам переноса.
Вообще говоря, изотерм адсорбции существует много, и каждую из них в определенных условиях можно применить к рассматриваемому процессу. При этом получаются различные кинетические уравнения, зачастую содержащие параметры, не имеющие четкого физического смысла, являющиеся по существу подгоночными. Поэтому некоторые исследователи считают, что использование различных изотерм адсорбции при описании опытных данных не имеет какой-либо четкой основы и лишь позволяет согласовать экспериментальные данные и выбранную модель процесса [14].