Введение к работе
Актуальность проблемы. Настоящая работа относится к электрохимии твердых электролитов, являющейся составной частью ионики твердого тела (ИТТ). Работы по фундаментальным проблемам ИТТ интенсивно ведутся во всех промышленно развитых странах. Теория электрохимических методов исследования твердых тел пока находится в стадии разработки. Число публикаций по механизму и кинетике электродных процессов в твердом теле невелико.
Ионика твердого тела является основой для создания принципиально новых схем приборов и устройств - твердотельных хемотронных приборов. К ним относятся прежде всего преобразователи энергии - топливные элементы на твердых электролитах, сверхъемкие конденсаторы, а также влаго- и водородочувствительные преобразователи состава среды и т.п. В настоящей работе в качестве объекта исследования была выбрана твердофазная система с протонной проводимостью на основе сульфосалицило-вой кислоты и ее солей. Сведения об электрохимических свойствах сульфосалииилатов немногочисленны.
В связи с этим представляет важный научный и практический интерес изучение как объемных электрохимических свойств самого твердого электролита, так и механизма и кинетики процессов, протекающих на его границе с обратимыми и инертными электродами.
Цель работы состояла в синтезе сульфосалииилатов ряда редкоземельных элементов на примере эрбия, неодима, самария, тулия и празеодима и переходных металлов на примере железа (И) и (III), изучения электрохимических свойств полученных соединений.
Для достижения этой цели поставлены нижеследующие конкретные и взаимосвязанные задачи.
-
синтезировать сульфосалицилаты; (РЗЭ (неодима, самария, празеодима, эрбия, тулия) и железа (II, III);
-
провести анализ полученных соединений методами элементного анализа, рентге-нофазового анализа, инфракрасной спектроскопии, дифференциально-термического анализа, атомно-абсорбционной спектроскопии и полярографии;
-
провести комплекс исследований проводящих свойств полученных соединений, а также свободной сульфосалициловой кислоты методами переменного и постоянного тока;
-
исследовать механизм транспорта протонов методом вольтамперометрии в по-тенциодинамическом и гальваностатическом режимах;
-
определить значения электрохимических параметров электродов на границе с про-тонпроводящими твердыми электролитами;
-
изготовить опытные образцы сверхъемких конденсаторов ( ионисторов ) с использованием исследуемых соединений.
На защиту выносятся:
-
Результаты измерений электрохимических свойств комплексов сульфосалицило-вой кислоты.
-
Влияние различных факторов (температуры, влажности и состава атмосферы ) на поведение систем, включающих комплексы сульфосалициловой кислоты.
-
Результаты исследования поведения инертного электрода ( стеклоуглерод ) на границе с композитом сульфосалициловой кислоты и сульфосалицилата железа.
-
Результаты исследования поведения электрода, обратимого по основным носителям заряда (ТіНх) на границе с композитом сульфосалициловой кислоты и сульфосалицилата железа.
-
Результаты практического использования электрохимических систем и твердых электролитов на основе комплексов сульфосалициловой кислоты в преобразователях энергии.
Научная новизна проводимых исследований заключалась в синтезе впервые полученных твердых протонпроводящих электролитов на основе сульфосалицилатов. изучении поведения электрохимической границы инертный и обратимый электрод -твердый электролит потенциодинамическим и гальваностатическим методами. Сведения о проведении аналогичных исследований в литературе ввиду новизны объекта отсутствуют.
Практическая ценность работы. Методика синтеза твердых протонпроводящих
электролитов на основе комплексов сульфосалицилатов, а также полученные в
результате исследований значения электрохимических параметров на границе их с
инертными и обратимыми электродами могут быть использованы при
конструировании и создании хемотронных приборов (топливных элементов, сверхъемких конденсаторов, датчиков влажности и водорода и т.д.).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
- Всесоюзном симпозиуме, состоявшемся 23-25 июня 1988 г. в г. Тарту; 1-м Украинском Электрохимическом съезде, состоявшемся )5-)7 мая 1991 г. в г. Киеве (Пуща -Водица); Международной научной конференции "SENSOR TEK.HNO", состоявшейся 22-23 июня 1993 года в г. С.-Пегербурге; 2-м и 3-м Научных семинарах "Ионика гвер-
5 го тела", состоявшихся 15-16 января 1995 г. и 22-23 января 1996 г. в ИНХП РАН п. :рноголовка; на ежегодных научно-технических конференциях СГТУ (1993-1996гг.).
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 220 страницах ішинописного текста, включая 40 рисунков, 15 таблиц и список литературы в 190 именований. Диссертация состоит из шести глав, выводов и списка литературных точников.
