Введение к работе
1 Актуальность проблемы. Физико-химические свойства твердого тела-катализатора (электрокатализатора) определяются не только природой, но и условиями его приготовления. Важной физико- химической задачей исследования каталитических систем является выявление таких условий приготовления катализатора, чтобы для заданного гетерогенного процесса он работал максимально эффективно. В электрокатализе широко используются металлы платиновой группы. Среди этих металлов большой интерес представляет палладий, поскольку он может служить модельной системой для изучения сорбционных закономерностей растворения водорода в зависимости от условий получения металла и является хорошим электрокатализатором для ряда процессов. В связи с этим также представляет интерес исследовать влияние состава раствора осаждения палладия на электрокаталитические свойства образуемых им структур.
Малоизученными являются электрокаталитические свойства частиц палладия, включенных в полимерные ионообменные пленки. Так, в литературе полностью отсутствуют данные по получению дисперсных осадков палладия в катионообменной полисульфокислоте-Нафионе.
Электрокаталитические превращения на металлах платиновой группы «простых органических веществ», содержащих в своей молекуле один атом углерода (СН3ОН, СН20, НСООН, СО), привлекают интерес исследователей не только как модельные реакции, но и в связи с перспективой их использования в топливных элементах. К настоящему времени существуют различные трактовки механизма электроокисления муравьиной кислоты. Недостаточно исследованы закономерности хемо-сорбции монооксида углерода на электролитических осадках (э.о.) Pd. Не изучено влияние структурных факторов на эти процессы. Цель работы. Выявление влияния условий получения электролитических осадков палладия (потенциала и состава электролита осаждения) на электрокаталитические свойства в отношении сорбции водорода и
кислорода, электроокисления муравьиной кислоты и монооксида углерода в сернокислом растворе. Установление возможностей использования полимерной матрицы (на примере Нафиона и сшитого поливинил-пиридина) для диспергирования включенных дисперсных частиц палладия и особенностей электрокаталитических свойств систем Pd/полимер/СУ.
Научная новизна работы. В данной работе показано, что состав электролита осаждения оказывает существенное влияние на формирование структур э.о. Pd. Установлено, что адсорбция кислорода на осадках палладия чувствительна к структуре поверхности.
Получены высокодисперсные частицы палладия с d<10 нм в полимерных пленках Нафиона (НФ) и сшитого поливинилпиридина (ПВП), нанесенных на стеклоуглерод. Обнаружен размерный эффект частиц палладия, включенных в ПВП и НФ- пленках.
Получены кинетические параметры реакции электроокисления муравьиной кислоты и предложен механизм этого процесса.
Исследована хемосорбция СО на различных формах э.о. Pd. Показано, что при хемосорбции монооксида углерода наблюдается перестройка двойного электрического слоя. Установлено, что хемосорби-рующиеся молекулы СО вытесняют с поверхности палладия адатомы меди. Сделан вывод, что скорость электроокисления СОШс на частицах Pd, включенных в полимерные пленки, в основном определяется не дисперсностью осадков, а влиянием природы полимерной матрицы. Практическое значение. Результаты работы могут быть использованы при получении высокодисперсных электрокатализаторов при создании топливных элементов. Материалы работы могут также служить для прогнозирования характеристик э.о. Pd, получаемых в промышленных условиях.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались на 46-й конференции Международного электрохимического
з общества (Пекин, 1995 г.) и 6-м Международном Фрумкинском симпозиуме (Москва, 1995 г.). По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав (литературный обзор, методика измерений, экспериментальные результаты и их обсуждения), выводов и списка цитируемой литературы (211 наименований). Общий объем диссертации составляет 169 страниц машинописного текста, включая 50 рисунков и библиографию.
