Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XXXI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 12 мая 2015 г.)

Наука: Химия

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Устюгов А.М. ПОРИСТАЯ СТРУКТУРА ПРОДУКТОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ МЕДИ И КАДМИЯ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XXXI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 5(30). URL: http://sibac.info/archive/nature/5(30).pdf (дата обращения: 13.11.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ПОРИСТАЯ  СТРУКТУРА  ПРОДУКТОВ  ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО  ОКИСЛЕНИЯ  МЕДИ  И  КАДМИЯ

Устюгов  Александр  Михайлович

студент  2  курса  магистратуры,  кафедра  общей  химической  технологии,  Институт  природных  ресурсов,  НИ  ТПУ,  РФ,  г.  Томск

Е-mail:  thedaaryk @outlook.com

Коробочкин  Валерий  Васильевич

научный  руководитель,  профессор,  кафедра  общей  химической  технологии,  Институт  природных  ресурсов,  НИ  ТПУ,  РФ,  г.  Томск

 

Технологии  электронных  продуктов  нового  поколения,  используемых  в  качестве  прозрачных  материалов,  основываются  на  применении  активных  оксидных  полупроводников  и  многокомпонентных  диэлектриков.  Особая  роль  при  этом  принадлежит  полупроводникам  n-  и  p-типа.  Актуальной  задачей  является  взаимное  допирование  в  широком  интервале  соотношений  наноструктурных  материалов,  имеющих  различный  тип  проводимости  с  целью  создания  композитов  заданного  состава  и  изделий  на  их  основе,  обладающих  уникальными  свойствами.  При  этом  важные  эксплуатационные  характеристики  зависят  от  параметров  пористой  структуры  материала.  Особенно  это  касается  материалов,  используемых  для  целей  катализа  и  сорбции.  Значение  удельной  поверхности  определяет  процессы  катализа  в  области  лимитирующей  стадии  химической  реакции,  в  то  время,  как  суммарный  объем  пор  характеризует  сорбционную  емкость  продуктов.  Диаметр  пор  вещества  влияет  на  возможность  диффузии  газов  и  паров  в  поровом  пространстве.  Наиболее  предпочтительными  для  указанных  областей  применения  являются  поры  с  размером  2—50  нм,  т.  е.,  находящиеся  в  диапазоне  мезапор  [3,  с.  94].

Целью  настоящей  работы  является  исследование  пористой  структуры  оксидных  материалов,  полученных  совместным  электрохимическим  окислением  на  переменном  токе  меди  и  кадмия.

Образцы  для  исследований  были  получены  в  неравновесных  условиях  синтеза:  электролиз  переменным  током  промышленной  частоты  при  варьировании  плотности  тока  в  интервале  1—3  А/см2.  В  качестве  электролита  использовался  раствор  хлорида  натрия  с  концентрациями  3,  15  и  25  %  мас.  Температура  процесса  электролиза  100  °С.  Сушка  образцов  проводилась  при  температуре  110  °С.  Поляризация  металлов  на  переменном  токе  приводит  к  их  разрушению  с  образованием  нанодисперсных  оксидов  в  виде  порошков  [1,  с.  49].

Адсорбционные  измерения  проводились  с  помощью  прибора  NOVA.  В  качестве  адсорбата  использовался  азот.  Перед  измерениями  навески  образцов  (0,12—0,20  г)  тренировались  в  среде  газообразного  азота  в  течение  17  ч  при  температуре  150  °С.  Расчет  удельной  поверхности  проводился  с  помощью  метода  БЭТ  (по  изотерме  адсорбции)  по  результатам  измерений  в  интервале  равновесных  относительных  давлений  паров  азота  P/P0  =  0.05−0.33.  Посадочная  площадка  молекулы  азота  в  заполненном  монослое  принимается  равной  0.162  нм2.  Погрешность  измерения  величины  удельной  поверхности  составляет  ±  2.8  отн.  %.  Суммарный  объем  пор  определялся  по  величине  адсорбции  при  P/P0  =  0.999.  Характеристики  пористой  структуры  материалов,  полученных  при  различных  условиях  синтеза,  приведены  в  таблице  1.

Таблица  1.

Характеристики  пористой  структуры  продуктов  электрохимического  окисления  меди  и  кадмия  в  растворе  хлорида  натрия

Концентрация  хлорида  натрия,  %  мас.

Плотность  тока,  А/см2

Sуд,  м2

VΣ,  см3

d,  нм

 

3,0

1,0

8,2

0,0289

14,7

2,0

2,2

0,0064

11,7

3,0

19,4

0,0778

16,0

 

15,0

1,0

2,7

0,0780

15,7

2,0

11,5

0,0716

24,9

3,0

2,4

0,0588

9,8

 

25,0

1,0

3,93

0,1298

13,2

2,0

4,27

0,1417

13,3

3,0

2,14

0,0113

21,1

 

Из  таблицы  следует,  что  продукты  электрохимического  окисления  меди  и  кадмия  имеют  удельную  поверхность  в  интервале  2—19  м2/г,  незначительный  суммарный  объем  пор.  Вместе  с  тем  все  продукты  характеризуются  примерно  одинаковым  диаметром  пор,  находящимся  в  мезадиапазоне.  Видно,  что  строгой  корреляции  между  диаметром  пор  материала  и  удельной  поверхностью  не  существует,  это  также  касается  зависимости  удельной  поверхности  от  параметров  электролиза,  что  хорошо  видно  из  рис.  1.  Значительной  удельной  поверхностью  обладают  продукты  электролиза,  синтезированные  при  плотностях  тока  1  и  3  А/см2  в  растворе  хлорида  натрия  с  концентрацией  3  %  мас.  Следует  отметить,  что  значения  удельной  поверхности  материалов,  полученных  в  растворе  хлорида  натрия  с  концентрацией  25  %  мас.  имеют  наименьшие  показатели  из  всех  исследуемых  образцов. 

Максимальным  объемом  пор  характеризуются  материалы,  полученные  в  растворе  хлорида  натрия  с  концентрацией  25  %  мас.  и  при  значениях  плотности  тока  электролиза  1  и  2  А/см2.  Это  хорошо  иллюстрирует  рис.  2.  Из  рис.  2  видно,  что  суммарный  объем  пор  материалов,  полученных  при  концентрации  хлорида  натрия  3  %  мас.  и  плотности  тока  1  и  2  А/см2  в  4—8  раз  меньше,  чем  этот  показатель  для  образцов,  синтезированных  в  растворе  хлорида  натрия  с  концентрацией  25  %  мас.

 

Рисунок  1.  Зависимость  удельной  поверхности  от  плотности  тока  электролиза  при  различной  концентрации  электролита

 

Рисунок  2.  Зависимость  удельного  объема  пор  от  плотности  тока  электролиза  при  различной  концентрации  электролита

 

В  результате  проведенных  исследований  следует  отметить,  что  материалы,  полученные  методом  электрохимического  окисления  на  переменном  токе  меди  и  кадмия,  обладают  диаметром  пор,  соответствующим  мезадиапазону.  Характеризуются  незначительным  суммарным  объемом  пор  и  удельной  поверхностью  в  интервале  2—19  м2/г.  Также  результаты  показали,  что  продукты  окисления  меди  и  кадмия  обладают  значениями  удельной  площади  поверхности  и  суммарным  объемом  пор,  превышающими  таковые  для  промышленных  образцов  в  2—5  раз  [2,  с.  55—56].

Параметры  электролиза  влияют  на  формирование  пористой  структуры  продуктов.  Увеличению  удельной  площади  поверхности  синтезированных  оксидов  металлов  способствуют  рост  плотности  переменного  тока  и  снижение  концентрации  щелочного  электролита  в  растворе  [1,  с.  51].

 

Список  литературы:

1.Коробочкин  В.В.,  Долинина  А.С.,  Усольцева  Н.В.,  Балмашнов  М.А.,  Горлушко  Д.А.,  Пугачева  С.Е.  Закономерности  процесса  совместного  электрохимического  окисления  на  переменном  токе  металлических  меди  и  кадмия  //  Известия  вузов.  Химия  и  химическая  технология.  —  2014.  —  Т.  57.  —  №  11.  —  C.  49—51.

2.Коробочкин  В.В.,  Ханова  Е.А.,  Жданова  Н.В.  Характеристика  пористой  структуры  оксидов  металлов  полученных  электрохимическим  синтезом  с  помощью  переменного  тока//  Успехи  современного  естествознания.  —  2004.  —  №  4  —  С.  55—56.

3.Плаченов  Г.Г.,  Колесников  С.Д.  Порометрия.  JL:  Химия,  1988.  —  176  с.

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий