Введение к работе
Настоящая работа, посвященная изучению свойств двойного чзлектрическоі о слоя на межфазноіі границе сплав Cd/i'b переменного состава - разбавленный полный раствор NaF, является частью систематических исследовании по строению двойного электрического слоя'на твердых, электродах, проводимых па кафедре химии ТулГУ совместно с Институтом электрохимии им. А.Н.Фрумкнна РАН
Актуальности проблемы. В теоретической электрохимии большое внимание уделяется изучению тонкой структуры границы раздела фа; твердый электрод/раствор с целью определения влияния этой структуры на технические .характеристики электрохимических приборов и технологию очистки растворов от вредных примесей.
Актуальность проблемы возрастает в связи е-необходимпегыо разработки теоретических основ решения многих экологических задач.
Представления о строении межфазной границы твердый электрод/электролит, о структуре и'свойствах дпойного электрического слоя на эти границе япляюіся фундаментальными, в электрохимии. Развитие этих представлений идет в направлении изучения электрохимического поведения сплавов в растворах ннактнвных и активных электролитов.
Имеющиеся экспериментальные данные для твердых электродов не дают однозначного оівета на вопросы о строении соответствующей межфазпой границы в свете применимости.классической теории Гун - Чштмсна - Штерна - Грэма (ГЧШГ) и воспроизводимости электрохимических характеристик.
Систематическое исследование свойств границы сплав/электрблиг может помочь выявлению общих закономерностей в поведении подобных систем.
Для создания общих представлений о влиянии на свойства двойною электрического слоя кристаллографической неоднородности поверхности поликрнсталлнче-ских электродов представлялось целесообразным проведение параллельных исследований свойств соответствующих границ раздела при использовании электродов in индивидуальных металлов и их сплавов.
Настоящая работа выполнена в соответствии с координационным планом РАН
' но проблеме "Исследование тонкой структуры заряженных межфазных границ (юс.
per. № Ю087320)" в рамках договора о творческом содружестве между ТулГУ и ИЭЛ
РАН. ~ '
Цель работы.-Изучение свойств двойного электрического слоя на сплавах Cd-Pb с содержанием -свинца 2 и 20 мас.%-в растворах индифферентного чісктролита NaF разной концентрации без добавок и с добавками кислородсодержащих анионов в условиях прохождения переменного тока методом измерения дифференциальной ёмкости и методом импеданса постоянного сдвига фаз (ИПСФ).
1.1 Основные задачи работы.
-
Исследовать зависимосіь характеристик межфазиой границы электрод / раствор от способа предварительной подготовки поверхности электродов из свинца, кадмия и сплавов па их основе,
-
Выяснить применимость теорий ГЧШГ и ИПСФ для описания строения двойкою электрического слоя на электродах из сплавов Cd-Pb с содержанием свинца 2 мас.%. и 20 мас.%.
-
Процесі и сравнительный анализ характеристик двойного электрического слоя, полученных двумя разными методами, для электродов из сплавов
Cd/Pb. ''''.
4. Определіііь потенциалы нулевого заряда и исследовать адсорбционные
свойства кислородсодержащих анионов на поликристаллических поверхно
стях свшша, кадмия и их сплавов.
1.2 Научная новизна.
-
Разработана специальная методика подготовки поверхности рабочего электрода из сплавов Cd/Pb с содержанием свинца 2 мас.% и 20 мас.% для электрохимических измерений, позволившая добиться хорошей воспроизводимое! и экспериментальных данных.
-
Оперные определен;,! иоіенциалі.і нулевого заряда (ПИЗ) для электродов из сплавов Cil-1'b разного состава, значения которых находятся внутри области потенциалов, охватываемой потенциалами нулевого заряда свинца и кадмия.
-
Установлено, чт-кислородсодсржащие анионы СЮ/ и N02' одинаково' мало адсорбируюіся на сплавах Cd-Pb, а анион N0/ на них, как и на кадмии, подвергается электровосстановлецшо в области потенциала нулевого заряда, тогда как на свинце элекзровосстановления ни грат-ионов нет. .
I. Для электродов из сплавов Cd-Pb с содержанием свинца 2 мас.% и 20 мас.% впервые показана принципиальная возможность количественного описания строения межфазной границы электрод/электролит при потенциалах идеальной поляризации с использованием классической теории двойною электрического слоя (теории ГЧШГ) и импеданса постоянного сдвига фаз (теории ИПСФ).
1.3 Теоретическая и практическая ценность.
Проведенные исследования являются фундаментальными. Полученные результаты вносят определенный вклад в развитие теории двойного электрическою слоя на ноликристаллических электродах с неоднородной поверхностью. Установленные для сплавов соотношения между количественными характеристиками двойного, электрического слоя, полученными с помощью теорий 1*ЧШР и ИПСФ, могут слу-
жить ориентиром при оценке состояния и возможных изменений свойств кристалло-.графически неоднородных поверхностей сплавов.
Результаты работы позволили-дать практические рекомендации по применению соответствующих методик подготовки поверхности электродов из сплавов Cd-Pb для электрохимических- измерений с целью получения хорошо воспроизводимых экспериментальных Данных.
Показано, что С пЬмощью коэффициента шероховатосл» f, полученного rib методу Парсонса-Цобеля, Исходя из частотноНезависимой ймкости двойного электрического слоя, рассчитанной на основе теории ИПСФ, может быть определена величина истинной поверхности поликриствллНческого электрода.
1.4 На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Степень соответствия экспериментальных данных по ёмкости двойною электрического слоя на поверхности иоликрпсталлпческих электродом >н сплавов Cd-Pb переменного состава соотношениям теории ГЧШГ.
-
Сопоставление зависимостей ймкости плотной части двойного электрического слоя от заряда свинцового электрода при различной Предварительной подготовке поверхности с целью оценки степени её восстановленноетй.
-
Способы описания свойств двойного электрического слоя на кристаллографически неоднородных поверхностях электродов из сплавов Cd-Pb переменного состава с помощью модели единого диффузного слоя и модели незави-
екмых электродов; а также путем Использования количественных закономерностей теорий ГЧШГ и ИПСФ.
4. Особенности электрохимического поведения электродов из свинца, кадмия и
их сплавов разного состава1 в- присутствии кислородсодержащих анионов
ClCV.NCV.NOj-
f.S Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на областных НТК но физико-химическим методам анализа и исследований в промышленности (Тула, 1988), на ежегодных НТК профессорско-преподавательского состава ТулГУ и 2-й Международной конференции по проблеме экологии й безопасности жизнедеятельности ( Тула, 1998 ). По материалам диссертаций опубликовано 3 статьи в журнале « Электрохимия » И 3 в гборнике-НауЧньіх статей «Электрохимические и электрофизические ' методы обработки материалов. -.
f^e Объем и структура диссертации, . .
Диссертация изложена htt 100 страницах Печатного текста, содержит 28 рисунков, 6 таблиц, библиографию Из 155 Наименований и приложения^.
Рабаіа состоит из введения, литературного обзора, методики и результати! ,-іі\смерцмеіма, обсуждения результатов, выводов, списка литературы и приложения.
