Введение к работе
Актуальность темы. Переход к неводным и водно-неводным растворам электролитов, за счет изменения условий массопереноса, сольватации и адсорбции компонентов среды на электроде, открывает новые возможности для интенсификации процессов электроосаждения металлов и создания гальванических ванн по осаждению и соосаждению технически важных металлов, не выделяющихся из водных сред. Научно обоснованный подход к решению этой проблемы базируется на знании природы адсорбированных и восстанавливающихся на электроде частиц, а также на выяснении характера влияния природы и состава растворителя, природы и концентрации компонентов сложного электролита на параметры электрохимического процесса. Способность неводного компонента смеси не только занимать пустоты или встраиваться в структуру воды ( Михайлов В.А., Горбунов Б.З., Наберухин Ю.И.), но и стабилизировать её с образованием клатратов, должна заметно сказаться на характере процессов, протекающих на границе раздела электрод-электролит, однако эти вопросы все еще слабо изучены. Их решение позволит, в какой то степени, приблизиться к решению ряда актуальных электрохимических проблем электролизного получения сверхчистых металлов, создания новых типов источников тока, интенсификации процессов формирования покрытий на металлах с окисленной поверхностью или неустойчивых в водных средах.
Диссертация является продолжением исследований, выполняемых на кафедре электрохимии Южного Федерального университета в соответствии с Координационным планом АН по теме "Исследование электродных процессов в водно-органических и органических средах" (№ гос. регистрации 80004926).
Цель работы: установление роли состава жидкой фазы, природы аниона и молекулярного строения добавки (на примере соединений реакционной серии бензгидразидов) в кинетике электроосаждения и свойствах кадмиевых покрытий в иодидных и перхлоратных водно-ацетоновых электролитах.
Задачи исследований:
1. Выявление влияния строения бензгидразидов, состава смешанного
растворителя и природы аниона на кинетику электроосаждения кадмия.
2. Изучение факторов, влияющих на способность бензгидразида выступать в
роли катализатора или ингибитора электродной реакции электроосаждения
кадмия.
3. Получение данных о природе адсорбированных частиц и
восстанавливающихся ионов и выявление факторов влияющих на неё.
Получение триботехнических характеристик покрытий, формирующихся в
чистых электролитах и содержащих добавку бензгидразида.
Научная новизна:
Впервые показано, что способность ацетона стабилизировать структуру -
воды с образованием клатратов во многом определяет характер \
конкурентной адсорбции молекул неводного компонента смеси и анионов на положительно заряженной поверхности электрода.
На примере электроосаждения кадмия в присутствии реакционной серии бензгидразидов показано, что полярные свойства заместителей R в молекуле бензгидразида определяют природу адсорбирующихся и восстанавливающихся на электроде частиц.
Впервые установлен полиэкстремальный характер связи между эффективностью поверхностно-активной комплексообразующей добавки (на примере незамещенного бензгидразида) и соотношением компонентов в смеси вода - ацетон.
Доказано, что наряду с процессами образования и разрушения структуры, протекающими в смешанном растворителе, не менее важную роль в кинетике разряда ионов кадмия играет электронное строение присутствующих в среде поверхностно-активных и комплексообразующих веществ.
Практическая значимость. Полученные данные могут служить научной основой при разработке электролитов для электроосаждения покрытий с улучшенными физико-механическими характеристиками (адгезия, микротвердость, сопротивление износу и др.) в интенсивных токовых режимах, причем в отсутствие наводороживания.
Положения, выносимые на защиту:
1. Структурообразование раствора электролита в смешанном водно-
ацетоновом растворителе, наряду с природой конкурирующего аниона
(C1CV или Г), определяет кинетику и механизм электроосаждения ионов
кадмия на катоде, положительный заряд поверхности которого способствует
вхождению анионов в область двойного электрического слоя, а также
влияет на свойства получаемых покрытий.
Способность бензгидразида выступать в роли катализатора или ингибитора электродной реакции электроосаждения кадмия определяется строением его молекулы и природой конкурирующего аниона, а также местонахождением формирующегося электроактивного комплекса (объем раствора, электродная поверхность).
Изменение природы аниона, состава водно-ацетонового растворителя и соотношения металл - добавка позволяет менять природу не только адсорбированных частиц (свободные лиганды, комплексные соединения ионов металлов с молекулами ПАВ, растворителя, анионами), но и восстанавливающихся ионов (простые ионы, адсорбированные комплексы).
Личный вклад автора выразился в анализе и обобщении литературных данных по теме работы, постановке цели и задач исследования, в выполнении эксперимента и обсуждении полученных данных.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научной конференции молодых ученых "Актуальные проблемы электрохимической технологии" (Саратов, 2005 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, и тезисы докладов на конференциях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы (189 наим.). Работа изложена на 154 стр., содержит 25 рисунков и 12 таблиц.
Похожие диссертации на Кинетика электроосаждения кадмия из иодидных и перхлоратных водно-ацетоновых электролитов
