ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЯ ПРИ КАТОДНОЙ ОБРАБОТКЕ В ХИТОЗАНСОДЕРЖАЩИХ ВОДНЫХ ФОСФАТ- МОЛИБДАТНЫХ РАСТВОРАХ
Аннотация
Исследованы морфология поверхности алюминиевого электрода, элементный состав поверхностного слоя до и после катодной обработки в гальваностатическом режиме. Установлено, что в области катодных плотностей тока менее 0,1 мА/см2 на алюминиевом катоде происходит преимущественно адсорбция полимолибдат– и полифосфатмолибдат–ионов, сопровождающаяся образованием в адсорбированном слое полимерных цепочек из оксидов молибдена промежуточной валентности Mo (VI) → Mo (IV) → Mo (II), двойных оксидов, алюминатов, полиоксофосфат-молибдатов алюминия, обеспечивающих свободное перемещение катионов щелочного металла и водорода. Формирование слоя гетеро-полиоксофосфатмолибдатов, согласно данным бестоковой хронопотенциометрии, вторичной ионной масс-спектрометрии и сканирующей электронной микроскопии, протекает уже в отсутствие тока. Определяющую роль в формировании морфологии модифицирующего слоя и его элементного состава играет введение фосфорной кислоты в раствор молибдата натрия. При 0,5 мА/см2 и более высоких плотностях катодного тока протекает преимущественно процесс выделения водорода как по реакции разряда ионов водорода и молекул воды, так и за счет химического взаимодействия алюминия и образующегося, вследствие протекания процесса внедрения, сплава алюминия с натрием с молекулами воды и фосфорной кислоты. На это указывает подщелачивание приэлектродного слоя раствора. Скорость интеркалирования ионов водорода и натрия в структуру полиоксофосфат-молибдатного слоя резко возрастает с увеличением плотности тока до значений 5…10 мА/см2, когда на электроде устанавливается потенциал от −1,3…−3,0 В. Этому способствует не только волокновая структура формирующегося слоя полигетерооксофосфатмолибдатов алюминия и натрия, но и образование в растворе протонированных катионов и анионов фосфорной кислоты, которые облегчают взаимодействие хитозана с поверхностью электрода, вследствие перехода в фосфатный комплекс, и обеспечивают усиление пленкообразующего эффекта и упорядочение структуры модифицирующего слоя. На это указывает снижение краевого угла смачивания.
Литература
Куликов И. С. Термодинамика оксидов: Справ. изд. М.: «Металлургия», 1986. 344 с.
Крылов О. В., Киселев В. Ф. Химия. 1981. 288 с.
Первов В.С., Зотова А.Е. Неорганические материалы. 2013. Т. 49. N. 4. С. 563-568. DOI: 10.7868/S0002337X13040118.
Malyshenko S.P., Borzenko V.I., Dunikov D.O., Nazarova O.V. Thermal Engineering. 2012. Т. 59. №. 6. P. 468-478. DOI: 10.1134/S0040601512060055.
Надольский Д.С., Зиннатуллина Л.Р., Медведева Н.А. Вестник Пермского университета. Серия «Химия». 2019. Т. 9. №. 2. С. 106-125. DOI: 10.17072/2223-1838-2019-2-106-125.
Luo Z., Song K., Li G., Yang L. Journal of Electrochemical Science and Technology. 2020. Т. 11. №. 4. P. 323-329. DOI: 10.33961/jecst.2020.00983.
Desai S.R., Wu H., Rohlfing C.M., Wang L.S. The Journal of chemical physics. 1997. Т. 106. №. 4. P. 1309-1317. DOI: 10.1063/1.474085.
Wang H., Leung D.Y.C., Leung M.K.H. Applied energy. 2012. Т. 90. №. 1. P. 100-105. DOI: 10.1016/j.apenergy.2011.02.018.
Wang C.C., Chou Y.C., Yen C.Y. Procedia Engineering. 2012. Т. 36. С. 105-113. DOI: 10.1016/j.proeng.2012.03.017.
Попова С.С., Алексеева Л.А., Кабанов Б.Н. Электрохимия. 1982. Т. XVIII. С. 251-255.
Чижик С.П., Григорьева Л.К., Куклин Р.Н. Доклады Академии наук СССР. 1991. Т. 321. №6. С. 1221-1224.
Звягинцева А.В. Ученые записки Крымского федерального университета имени ВИ Вернадского. Биология. Химия. 2013. Т. 26. N. 4(65). С. 259-269.
Каменчук Я.А., Зеличенко Е.А., Гузеев В.В. Перспективные материалы. 2009. N. 6. С. 66-71.
Krayukhina M.A., Samoilova N.A., Yamskov I.A. Russian Chemical Reviews. 2008. Т. 77. №. 9. P. 799-813. DOI:10.1070/RC2008v077n09ABEH003750.
Кулиш Е.И., Чернова В.В., Колесов С.В. Материаловедение. 2008. N. 11. С. 32-36.
Попова С.С., Коваленко О.Г., Курчавова В.В., Белоусов К. Перспективные материалы. 2013. N. 11. С. 35-41.
Нудьга Л.А., Петрова В.А., Гофман И.В., Абалов И.В., Волчек Б.З., Власова Е.Н., Баклагина Ю.Г. Журнал прикладной химии. 2008. Т. 81. N. 11. С. 1877-1881.
Справочник химика. Т. 3. Химическое равновесие и кинетика свойств растворов. Электродные процессы. Издательство «Химия» Ленинградское отделение.1964. 1006 с.
Вахидов Р.С., Бакиров М.Н. Электрохимия. 1975. Т. 11. N. 2. С. 282-285.
Комиссарова Л.Н., Жижин М.Т., Филаретов А.А. Успехи химии. 2002. Т. 71. № 8. С. 707-740.
Кабанов Б.Н., Киселева В.Г., Томашова Н.Н., Шварцман И.С. Электрохимия. 1973. Т. 9. С. 381-384.
Kulkova S.E., Egorushkin V.E., Bazhanov D.I., Eremeev S.V., Kulkov S.S. Computational materials science. 2006. Vol. 36. №. 1-2. P. 102-105. DOI: 10.1016/j.commatsci.2005.01.015.
Текуцкая Е.Е., Кравцов В.И. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1998. Т. 64. №. 7. С. 8-12.
Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Т. 2. М.: изд-во «Мир». 1972. 871с.
Борисов С.В., Подберезская Н.В. Стабильные катионные каркасы в структурах фторидов и оксидов. Изд-во "Наука", Сибирское отд-ние. 1984. 65 с.
