Введение к работе
Актуальность теин дкссортацки определяется значительным расширением области использования электрохимических технологий, небольшим количеством теоретических предпосылок при подборе электрокатализаторов для реализации большинства электрохимических процессов, недостаточной степенью изученности причин снижения активности при электрохимической поляризации.
Методика получения электрокатализаторов путём термолиза соединений плагины на поверхности титанового носителя представляет повышенный интерес благодаря отсутствию сложного аппаратурного оформления, использованию низкоконцентрированных растворов благородного металла, в качестве которых могут выступать продукты переработки платиносодержашдх лома и отходов. Возможность использовать отходы производства имеет высокую актуальность для Республики Беларусь, не обладающей природными запасами благородных метал-
, ,-.. ,,.—w_ _, „r -,.,_ *, ,-.^^,. WW...-..*^^. ,"»4., » ^4, —*.» ... _ .1 U,,..
лы широко используются. Отсутствие сложного аппаратурного оформления и использование низкоконцентрированных растворов актуально в связи с интенсивным расширением частного сектора в промышленности и появления большого числа малых предприятий, которые не имеют возможности реализовать дорогостоящие и сложные технологии.
Небольшое количество исследовательских работ в области термического модифицирования поверхности титановых носителей платиной и экспериментальные данные противоречивого характера определяют необходимость проведения . широкого спектра фундаментальных исследований, которые смогут стать научной базой для решения ряда прикладных задач.
Работа выполнялась в рамках следующих научных программ;
"Разработка экологически чистых безопасных электрохимических технологий и оборудования для извлечения драгоценных и цветных металлов из различных видов лома и отходов" (БС 95-047) в рамках Отдельного научно-технического проекта по социальным проблемам, созданию новых машин и материалов (утверждена Кабинетом Министров РВ, решение N 05/425-1105 от 31.05.96);
"Химические проблемы экологии, химической безопасности, энергосбережения и рационального использования материалов и сырья" (ГБ 94-026).
Цела исследования заключалась в оптимизации параметров процесса термического нанесения платины на титановый носитель разложением НгРІСІб. в изучении структуры и химического состояния платины, модифицирующей поверхность титанового носителя, в исследовании адсорбционных и электрокаталитических свойств синтезированных материалов и их изменении при электрохимической поляризации.
Достижение поставленных задач осуществлялось путём исследования процессов адсорбции водорода, кислорода и гидрохинона на электродах; изучения электрохимических свойств материалов в реакциях выделения кислорода и водорода из кислых растворов;' исследования структуры и характера распределения частиц электрокатализатора по поверхности субстрата; изучения химического состояния компонентов активного покрытия в зависимости от состава композиции и воздействия на неё анодной поляризации.
Научная новизна полученных результатов. В представленной работе впервые показано влияние на химическое состояние платины, термически нанесенной на злектропроводящй носитель, состава пла-тиносодержадего раствора и условий поляризации. Впервые для подобных электродных материалов установлено изменение энергии связи электронов в атомах катализатора по сравнению со стандартной платиной, показано наличие спилловера водорода и его влияние на теплоту адсорбции водорода. В покрытии обнаружены окисленные формы платины (Pt+Z и Pt+4), которые идентифицированы как кислородные соединения. Наличие электронного взаимодействия платины с субстратом подтверждено с использованием модельной реакции адсорбции гидрохинона. Установлена повышенная адсорбционная способность синтезированных материалов к кислороду, проявляющаяся в образовании фазовых оксидов при кратковременной анодной поляризации. Впервые обнаружен эффект капсуляции для исследуемых материалов при анодной поляризации.
Практическая значимость работы. В работе впервые оптимизированы условия термического синтеза платиновых злектрокатализаторов на титановом носителе с целью получения максимальной активности и ресурса работы материалов в электрохимических процессах. Отработанные методики формирования термических покрытий на титановых носителях являются исходными при проектировании технологических процессов изготовления малоизнашиваемых электродов с платиновым электрокатализатором. Простота и доступность метода, низкое со-
держание благородного металла и достаточно высокая стабильность дают стимул для расширения использования таких материалов в промышленности.
Предложена модель, объясняющая изменение электрокаталитической активности термически сформированных Pt/П электродов при анодной поляризации. Показано возрастание ресурса работы синтезированных материалов при увеличении поверхности носителя методами механической абразивной обработки, высокоскоростной контактной пластически дефформации, комбинированной электрохимической обработки титановых электродов.
Представленные результаты являются базовыми данными для исследований, направленных на разработку новых катализаторов органического и неорганического электросинтеза. Отработанные млгодики термического разложения соединений представляет большой практический интерес для формирования проводящего рисунка (зон проводимости) на поверхности полупроводниковых матриц при создании функциональных элементов хемотсоники ГкОНИйНТряпигтнуї? и электрокинетические преобразователи).
ІІа защггу в&зюслтся:
отработанные методики нанесения платинового катализатора на поверхность титанового носителя методом термолиза соединений, включая методы предварительной обработки титанового носителя;
выявленные особенности влияния режимов термической обработки на электрокаталитическую активность сформированных платино-титановых электродов;
результаты исследования структуры активного покрытия и химического состояния катализатора;
закономерности адсорбции водорода, кислорода и гидрохинона, электрохимического выделения водорода и кислорода и окисления гидрохинона для синтезированных материалов.
закономерности поведения синтезированных материалов в процессах электрохимического выделения кислорода и водорода и причины изменения каталитической активности в этих условиях.
Апробация работ Результаты диссертационной работы докладывались на ежегодных научно-технических ісонференциях БГТУ (Минск, 1994, 1995, 1996), были представлены на XV 1-ом Международном Черняевском совещании по химии, анализу и технологии платиновых металлов (Екатеринбург, Россия, 1996), ІІ-ort научно -
технической конференции "Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии" (Гродно, 1996) и 11-ой Международной конференции "Благородные и редкие металлы" (Донецк, Украина, 1997). По результатам работы опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, пяти глав, выводов и списка использованных источников. Общий объем диссертации составляет 110 страниц, в том числе 39 рисунков, 3 таблицы. Список использованных источников состоит из 106 наименований.
