Главная » 2014 » Август » 31 » Скачать Роль поверхностных эффектов в процессе электрохимического растворения железа. Морозов, Сергей Геннадьевич бесплатно
9:40 PM
Скачать Роль поверхностных эффектов в процессе электрохимического растворения железа. Морозов, Сергей Геннадьевич бесплатно
Роль поверхностных эффектов в процессе электрохимического растворения железа
Диссертация
Автор: Морозов, Сергей Геннадьевич
Название: Роль поверхностных эффектов в процессе электрохимического растворения железа
Справка: Морозов, Сергей Геннадьевич. Роль поверхностных эффектов в процессе электрохимического растворения железа : диссертация кандидата химических наук : 05.17.03 Ижевск, 2004 166 c. : 61 05-2/71
Объем: 166 стр.
Информация: Ижевск, 2004
Содержание:
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
11Эволюция моделей электрохимического растворения железа
120собенности переноса заряда на границе раздела металл/водный электролит
13Влияние состава и строения электролита на анодный процесс
131Адсорбционно-химическое взаимодействие металла с компонентами среды
132Влияние ионного состава среды на процесс анодного растворения
133Структурирование растворителя и транспорт заряда на границе раздела металл/электролит
14Феноменология и морфология электрохимического растворения металлов
141 Влияние структуры поверхности металла на анодное растворение
142, Кооперативные процессы на границе раздела металл-электролит
143 Предельные токи анодного растворения металлов
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
21Электрохимический метод исследования
22Физический метод исследования
221 Приборы и аппаратура
222 Методика исследования
ГЛАВА 3 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЖЕЛЕЗА В КИСЛЫХ РАСТВОРАХ
31Электрохимические характеристики железа в перхлоратных средах
32Электрохимические характеристики железа в сульфатных средах68 ЗЗЭлектрохимические характеристики железа в хлоридных средах
34Электрохимические характеристики железа в бромидных средах
ГЛАВА 4 МИКРОСТРУКТУРА ПОВЕРХНОСТИ ЖЕЛЕЗА В УСЛОВИЯХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ГЛАВА 5 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ЖЕЛЕЗА В КИСЛЫХ СРЕДАХ
§10писание программы
52Выбор модели
53Кинетические модели растворения
54Феноменологические модели растворения
550бсуждеиие результатов
551 Особенности поведения Igi^, рН-зависимости
552 Предельный ток анодного растворения железа
553 Взаимосвязь электрохимических характеристик и морфологии поверхности анодно растворяющегося металла
Введение:
Актуальность темы.
Анализ литературных источников свидетельствует, что большинству общепринятых формально-кинетических моделей электрохимического растворения металлов, включающих как одну лимитирующую стадию, так и несколько параллельных лимитирующих стадий, присущ ряд недостатков, ограничивающих их использование. Это в значительной степени обусловлено неполным учетом структурной и энергетической неоднородности поверхности металла, а также особенностей ее взаимодействия с компонентами электролита.
Современное состояние проблемы взаимосвязи адсорбционных свойств компонентов электролита с их воздействием на электрохимический процесс позволяет учитывать ряд весьма существенных факторов, таких, как строение двойного электрического слоя, электронные характеристики адсорбата, энергетическое состояние и структуру поверхности металла и т. п. Установлено, что образование на поверхности металла комплексов с участием специфически адсорбирующихся компонентов раствора (адсорбционных поверхностных комплексов, АПК), приводит к повышению или, напротив, понижению его способности к ионизации. Все это позволяет построить во многих случаях достаточно полную и адекватную теоретическую модель ад-сорбционно-электрохимического процесса. Однако описанию взаимодействия с растворителем иона металла, покидающего решетку, уделяется, как правило, второстепенная роль Рядом исследователей при этом не подвергается сомнению значение перестройки гидратной оболочки в некоторых электрохимических реакциях с участием катионов переходных металлов.
Одним из доступных для непосредственного наблюдения морфологических проявлений влияния свойств приэлектродного слоя электролита на характеристики процесса растворения является зависимость микротопографии поверхности растворяющегося металла от состава среды и зависящего от потенциала строения двойного электрического слоя. Таким образом, на основе информации о строении находящейся в контакте с электролитом металлической поверхности могут быть сделаны выводы о характере процессов, имеющих место на границе раздела металл-электролит, а также роли свойств границы раздела для наблюдаемых электрохимических характеристик металла.
Цели и задачи исследования. Целью работы было изучение взаимозависимости структурных и электрохимических характеристик растворяющегося железного электрода, а также построение математической модели, описывающей данную зависимость. В связи с этим решались следующие задачи:
1. Изучить особенности электрохимического поведения железа в кислых и слабокислых средах различного анионного состава.
2. Изучить структурные характеристики поверхности железного электрода в условиях электрохимического воздействия при различных параметрах среды и анодных поляризациях.
3. Выявить взаимную зависимость структурных и электрохимических характеристик железного электрода в условиях электрохимического воздействия.
4. Построить и исследовать математическую модель анодного растворения железа в широкой области потенциалов, учитывающую строение границы раздела металл-электролит.
Научная новизна работы состоит в следующем.
1. Экспериментально обнаружена особенность проявления зависимости скорости реакции электрохимического растворения железа от рН электролита, заключающаяся в значительном падении величины анодного тока при переходе от сред с рН 3.
2. Предложена интерпретация воздействия фазовых переходов в структуре воды в приэлектродном слое электролита на электрохимическое поведение железного электрода в кислых и слабокислых электролитах, состоящая в изменении и сольватационных характеристик электролита по отношению к покидающим поверхность электрода ионам металла.
3. Экспериментально установлено, что величина предельного тока анодного растворения железа не зависит от рН среды и природы аниона фона, но зависит от их концентрации.
4. Предложена физическая модель анодного поведения железа в кислых средах, основанная на феноменологических представлениях о процессах, протекающих на поверхности металла, позволяющая предсказать независимость предельного тока растворения железа от природы аниона.
5. Показано, что воздействие растворителя на скорость анодного процесса может быть понято без привлечения представлений о его адсорбционном взаимодействии с поверхностью; эффективность такого подхода максимальна при исследовании процессов в области высоких анодных поляризаций.
Практическое значение.
В представленной работе предложены и исследованы теоретические модели электрохимического растворения железа в агрессивных средах, которые могут быть использованы при исследованиях электрохимических процессов на железе в водных средах. Помимо этого, они могут быть полезны при изучении электрохимических характеристик других металлов группы железа.
Полученные в работе экспериментальные данные о немонотонном характере зависимости скорости электрохимического растворения железа от рН в интервале рН 0.6 и существенном падении анодного тока вблизи рН 3 могут быть использованы в различных практических приложениях, связанных с растворением железа в кислых и слабокислых средах
Основные положения, выносимые на защиту
1. Модель электрохимического поведения железа в кислых средах, учитывающая строение поверхности металла и приэлектродного слоя растворителя.
2. Зависимость микроструктуры поверхности железного электрода от величины анодного потенциала и состава электролита.
3. Особенности поведения предельного тока электрохимического растворения железа при различных значениях рН и концентрации анионов электролита.
4. Особенности зависимости скорости электрохимического растворения железа в интервале рН 3. .4 от различных факторов.
Апробация. Основные положения диссертации были представлены на 3 Всероссийской конференции по электрохимии (Тамбов, 1999 г.); а также VII Международном Фрумкинском симпозиуме (Москва, 2000 г.) и 4 Научных чтениях памяти Я.М. Колотыркина (Москва, 2003 г.)
Публикации. Основные результаты диссертации содержатся в 6 публикациях.
1. Плетнёв М.А. Морозов С.Г. Модели анодного растворения, учитывающие дискретное строение металла // Защита металлов, 1998, Т.34, №4, С. 366-370
2. Плетнев М.А., Морозов С. Г., Тверитинова Е. С., Широбоков И. Б. Анодное растворение железа в хлоридных растворах. Влияние рН среды // Защита металлов, 1999, Т.35, №2, С. 134-138.
3. Плетнев М.А., Морозов С.Г., Бабкин Б.Г. Формально-кинетические и феноменологические модели электрохимического растворения металлов // Вестник Тамбовского гос. ун-та. 1999. Т.4. Вып.2. С 211-213.
4. Плетнев М.А., Морозов С.Г., Алексеев В.П. Особенности влияния концентрации хлорид-ионов на анодное растворение железа в хлорид-ных растворах // Защита металлов, 2000, Т.36, №3, С. 232-238.
5. Плетнев М.А., Морозов С.Г., Решетников С.М. К вопросу о роли компонентов электролита в процессе анодной ионизации металлов // VII Международный Фрумкинский симпозиум «Фундаментальная электрохимия и электрохимическая технология». Тез. докл. Ин-т электрохимии РАН, М. 2000. С.535.
6. Плетнев М.А., Морозов С.Г., Решетников С.М. О роли компонентов электролита в процессе анодной ионизации металлов // Защита металлов, 2002, Т.38. № 3. С. 254-260.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 166 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков и 13 таблиц. Список литературы включает 176 источников, из них 45 на иностранных языках.
