Электрохимическое восстановление кислорода на нанокомпозите серебро/ионообменная мембрана МФ-4СК/углерод

• Автор: Новикова, Виктория Васильевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Формирование дисперсного металла в композитных электродах
1.1.1. Общие закономерности электроосаждения металлов. Теория зародышеобразования
1.1.2. Электрохимическое осаждение дисперсного металла на углеродный электрод
1.1.3. Электрохимическое осаждение дисперсного металла в ионообменные и
электронообменные матрицы
1.1.4 Химическое осаждение дисперсного металла в ионообменные и
электронообменные матрицы
1.2. Общие закономерности электровосстановления молекулярного кислорода на металлических электродах
1.2.1. Электровосстановление молекулярного кислорода на компактном серебряном электроде
1.2.2. Электровосстановление молекулярного кислорода осажденными на углеродный носитель дисперсными металлами
1.2.3. Электровосстановление молекулярного кислорода на композитных мембранах
1.3. Заключение
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Синтез композитов
2.1.1. Физико-химические характеристики и структура ионообменной мембраны МФ-4СК
2.1.2. Физико-химические характеристики и структура углеродного наполнителя - углерода УМ-
2.1.3. Подготовка и синтез композитных электродов

2.1.4. Определение массы осажденного серебра электрохимическим методом
2.1.5. Методика определения истинной площади поверхности композитных
материалов (А{*/С, МФ-4СК/С, А§/МФ-4СК/С)
2.2. Исследование свойств композитов физическими методами
2.2.1. Измерение удельной проводимости композита МФ-4СК/С
2.2.2. Микроскопическое исследование композитных электродов
2.2.3. Рентгенофазовый анализ композитных электродов
2.3. Потенциодинамический метод исследования электровосстановления кислорода на композитных электродах
2.3.1. Катодное восстановление молекулярного кислорода
2.3.2. Определение порядков реакции по компонентам
2.4. Статистическая обработка результатов
2.5. Выводы
Глава 3. ХИМИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА УГЛЕРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОД И В ИОНООБМЕННУЮ МАТРИЦУ
3.1. Электрохимическое осаждение серебра на поверхность углеродного электрода
3.2. Электрохимическое осаждение серебра в электроноионопроводящий композит МФ-4СК/С
3.3. Химическое осаждение серебра в ионообменную матрицу (МФ-4СК, МФ-4СК/С)
3.4. Определение истинной площади поверхности Ag/C - электродов и композитных электродов (МФ-4СК/С, Ag/MФ-4CK/C)
3.5. Выводы

Глава 4. ЭЛЕКТРОВОССТАНОВЛЕНИЕ КИСЛОРОДА НА КОМПАКТНЫХ (СЕРЕБРЯНОМ, УГЛЕРОДНОМ) И Ag/C -ЭЛЕКТРОДАХ
4.1. Электровосстановление кислорода на компактном серебряном электроде
4.2. Электровосстановление кислорода на компактном углеродном электроде
4.3. Электровосстановление кислорода на А^С - электроде с электрохимически осажденными частицами серебра
4.4. Выводы
Глава 5. ЭЛЕКТРОВОССТАНОВЛЕНИЕ КИСЛОРОДА НА
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ И ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ДИСПЕРСНЫМ СЕРЕБРОМ КОМПОЗИТНЫХ ЭЛЕКТРОДАХ С
ИОНООБМЕННОЙ МЕМБРАНОЙ МФ-4СК И
УГЛЕРОДОМ
5.1. Электровосстановление кислорода на нанокомпозите Ag/MФ-4CK/C с электрохимически осажденными частицами серебра
5.2. Электровосстановление кислорода на нанокомпозите Ag/MФ-4CK/C с химически осажденными частицами серебра
5.3. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

водорода в небольших количествах, в основном реакция восстановления кислорода протекает до воды.
В связи с тем, что Р1 является дорогостоящим металлом для катодных материалов, в настоящее время стали активно исследоваться ее сплавы с переходными металлами. Авторами статьи [59] методом жидкофазного боргидридного синтеза были получены РУС, Р^М/С и Р12Со/С
нанокатализаторы со средним диаметром частиц активного компонента 2
3.2 нм. На данных материалах реакция электровосстановления
молекулярного кислорода протекает в смешанном диффузионно-
кинетическом режиме. На биметаллических нанодисперсных тонкослойных Р^М/С и Рг2Со/С катализаторах наблюдается тот же механизм процесса с замедленной стадией переноса первого электрона к молекуле кислорода, что и на чистом платино-углеродном катализаторе. При этом существенное ускорение процесса восстановления кислорода на бинарных электродах по сравнению с Р1/С связано с уменьшением межатомного Р1:-Р1 расстояния, облегчающего диссоциативную адсорбцию кислорода, а также эффектов электронного взаимодействия.
В работах [67, 68] Гутерманом были получены РцМ/С катализаторы (где М - №, Со, Си, А§), имеющие размер металлических частиц 1.5-15 нм. Установлено, что максимальной электрокаталитической активностью в реакции восстановления молекулярного кислорода, обладают катализаторы Р1УС, Р13№/С и Р1:3Со/С с размером частиц 2.5-3.5 нм. На кинетику и механизм реакции электровосстановления молекулярного кислорода оказывает влияние не только природа катализатора, состояние его поверхности (размер и форма наночастиц), но и природа подложки электрода.
1.2.3. Электровосстановление молекулярного кислорода на композитных
мембранах
Несмотря на разнообразие существующих электродных материалов, создание композитных электродов с диспергированными частицами металла