Научная статья на тему 'К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ПЛАТИНЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЩЕЛОЧЕЙ'

К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ПЛАТИНЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЩЕЛОЧЕЙ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
132
32
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЛАТИНОВЫЙ ЭЛЕКТРОД / РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ / ЭЛЕКТРОЛИЗ / АНОДНЫЙ ПОЛУПЕРИОД / КАТОДНЫЙ ПОЛУПЕРИОД / СИММЕТРИЧНЫЙ ТОК / ВОЛЬТАМПЕРНЫЕ КРИВЫЕ / КРИВЫЕ ЗАРЯЖЕНИЯ / PLATINUM ELECTRODE / ELECTROLYTE SOLUTIONS / ELECTROLYSIS / THE ANODIC HALF CYCLE / THE CATHODE HALF-CYCLE / THE SYMMETRICAL CURRENT / THE CURRENT-VOLTAGE CURVE / CHARGING CURVES

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Демьян Василий Васильевич, Фесенко Лев Николаевич, Беспалова Жанна Ивановна, Кузнецов Дмитрий Михайлович

Представлены экспериментальные данные о механизме разрушения платины при окислении переменным током синусоидальной формы в растворе калиевой щелочи. В этом случае наблюдается интенсивное разрушение электродов с образованием металлического порошка платины. Проведенные исследования, показывают, что вероятнее всего процессы окисления и восстановления платины протекают в несколько стадий. Выделение кислорода и окисление платины происходят одновременно. Газ начинает выделяться после того, как на поверхности металла образуются сверхстехиометрические оксиды Pt3O4, PtO2.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Демьян Василий Васильевич, Фесенко Лев Николаевич, Беспалова Жанна Ивановна, Кузнецов Дмитрий Михайлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

TO THE QUESTION OF THE MECHANISM OF ELECTROCHEMICAL DESTRUCTION OF PLATINUM IN AQUEOUS ALKALINE SOLUTIONS

Experimental data on the mechanism of platinum destruction upon oxidation by an alternating current of a sinusoidal form in a solution of potassium alkali are presented. In this case, intense destruction of the electrodes with the formation of a platinum metal powder is observed. Studies have shown that platinum oxidation and reduction processes most likely proceed in several stages. The evolution of oxygen and the oxidation of platinum occur simultaneously. Gas begins to be released after superstoichiometric oxides Pt3O4, PtO2 are formed on the metal surface.

Текст научной работы на тему «К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ПЛАТИНЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЩЕЛОЧЕЙ»

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2O2O. No 2

УДК 544.653 DOI: 10.17213/1560-3644-2020-2-102-108

К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ПЛАТИНЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЩЕЛОЧЕЙ

© 2020 г. В.В. Демьян1,2, Л.Н. Фесенко1, Ж.И. Беспалова1, Д.М. Кузнецов1,2

1 Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия, 2Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Россия

TO THE QUESTION OF THE MECHANISM OF ELECTROCHEMICAL DESTRUCTION OF PLATINUM IN AQUEOUS ALKALINE SOLUTIONS

V.V. Demyan1,2, L.N. Fesenko1, Zh.I. Bespalova1, D.M. Kyznetsov1,2

1Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia, 2Don-State Technical University, Rostov-on-Don, Russia

Демьян Василий Васильевич - канд. хим. наук, доцент, кафедра «Общая химия и технология силикатов», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: vasilii_demyan@mail.ru

Фесенко Лев Николаевич - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Водное хозяйство, инженерные сети и защита окружающей среды», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

Беспалова Жанна Ивановна - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Химические технологии», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

Кузнецов Дмитрий Михайлович - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Экология и промышленная безопасность», ЮжноРоссийский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

Demyan Vasiliy V. - Candidate of Chemical Sciences, Assistant Professor, Department «Chemistry and Technology of Silicates», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: vasilii_demyan@mail.ru

Fesenko Lev N. - Doctor of Technical Sciences, Professor, Department «Water Management, Utilities and Environmental Protection», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia.

Bespalova Zhanna I. - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, Department «Chemical Technology», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia.

Kyznetsov Dmitriy M. - Doctor of Technical Sciences, Professor, Department «Ecology and Industrial Safety», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia.

Представлены экспериментальные данные о механизме разрушения платины при окислении переменным током синусоидальной формы в растворе калиевой щелочи. В этом случае наблюдается интенсивное разрушение электродов с образованием металлического порошка платины. Проведенные исследования, показывают, что вероятнее всего процессы окисления и восстановления платины протекают в несколько стадий. Выделение кислорода и окисление платины происходят одновременно. Газ начинает выделяться после того, как на поверхности металла образуются сверхстехиометрические оксиды Pt3O4, PtO2.

Ключевые слова: платиновый электрод; растворы электролитов; электролиз; анодный полупериод; катодный полупериод; симметричный ток; вольтамперные кривые; кривые заряжения.

Experimental data on the mechanism of platinum destruction upon oxidation by an alternating current of a sinusoidal form in a solution ofpotassium alkali are presented. In this case, intense destruction of the electrodes with the formation of a platinum metal powder is observed. Studies have shown that platinum oxidation and reduction processes most likely proceed in several stages. The evolution of oxygen and the oxidation ofplatinum occur simultaneously. Gas begins to be released after superstoichiometric oxides Pt3O4, PtO2 are formed on the metal surface.

Keywords: platinum electrode; electrolyte solutions; electrolysis; the anodic half cycle; the cathode half-cycle; the symmetrical current; the current-voltage curve; charging curves.

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

Введение

Изучение электрохимического разрушения металлов с использованием переменного тока актуально не только для рассмотрения процессов прикладного характера, связанного с синтезом чистых порошков металлов и их оксидов, но и для установления механизма его действия и разработки теории нестационарного электролиза. Закономерности процессов, протекающих с использованием переменного тока, сложны и мало изучены.

Большой интерес вызывает использование переменных токов для растворения благородных металлов. Это обусловлено, прежде всего, запросами практики. Получение соединений благородных металлов является трудоемким и сложным технологическим процессом. Использование традиционных электрохимических методов (анодное растворение) не дает эффекта из-за пассивации. В литературе [1] описаны методы получения соединений при анодном растворении меди, магния, алюминия, никеля, титана, молибдена, вольфрама, тантала, ниобия. Использование переменного тока ускоряет растворение металлов в несколько раз по сравнению с постоянным током.

В работах [2 - 14] показано, что при электролизе металлов постоянным и переменным током в водных растворах солей и щелочей наблюдается интенсивное их разрушение с образованием различных соединений.

Поведение металлов в растворах щелочей изучено недостаточно. Опубликованные материалы содержат в некоторых случаях опытные данные по скорости растворения металлов в зависимости от различных факторов.

Однако исследование процессов нестационарного электролиза в растворах щелочей представляет несомненный интерес как для изучения возможности его новых практических применений, так и для теории электролиза на переменном токе большой амплитуды. Особенность нестационарного электролиза состоит в том, что большую роль в нем могут играть обратимые превращения на электроде.

Используя ранее проведенные исследования по разрушению металлов при электролизе переменным асимметричным током, в данной работе представлены результаты экспериментальных исследований по установлению механизма разрушения платины в щелочном растворе.

Экспериментальная часть

Для исследования механизма разрушения платины в растворе калиевой щелочи при электрохимическом разрушении использовали следую-

щие методы: весовые измерения; снятие вольтам-перных кривых и кривых заряжения; кулонометрия продуктов, покидающих электрод (газовый анализ); рентгенографический анализ.

Определяли скорость разрушения (растворения) платины при различных условиях электролиза на переменном токе в зависимости от величины анодного и катодного импульсов в интервале от 0,1 до 1,0 А/см2.

Исследования проводили в водных растворах калиевой щелочи, приготовленных из реактивов марки «хч». Ошибка измерений не превышала ± 5 %. Электродами служила платиновая фольга чистотой 99,98 %, толщиной 0,2 мм и площадью 1 см2. Нерабочая часть электродов была изолирована. Подготовка электрода перед опытом включала механическую шлифовку, промывку дистиллированной водой, обезжиривание азотной кислотой, спиртом и сушку до постоянного веса. Во всех опытах при электролизе переменным симметричным током применяли ток промышленной частоты, имеющий форму двух полусинусоид с равной длительностью катодного и анодного импульсов. Электролиз проводили при использовании обычной схемы, которая позволяла независимо и раздельно регулировать амплитуду анодного и катодного импульсов. Основные сведения о виде и последовательности процессов были получены из анализа вольтамперных кривых. Для поляризационных измерений использовали микроэлектроды.

Результаты исследований и их обсуждение

Разрушение платины под действием переменного тока было исследовано в работе [3], где высказано предположение, что разрушение связано с внедрением щелочного металла в решетку платины с последующим разложением образовавшегося интерметаллида. Изучено влияние условий электролиза и определены максимально достигаемые катодные потенциалы. Однако специально поляризация платины переменным током в этой работе не изучалась.

Представляет интерес провести исследования разрушения платины и выяснить зависимость скорости разрушения от асимметрии тока. Определяли количество, состав газа, а также снимали кривые заряжения на платине при различных значениях амплитуд тока в катодный и анодный полупериоды.

На рис. 1 показано изменение скорости разрушения платины с изменением плотности тока в анодный (Iа) и катодный (!к) полупериоды в 1 н растворе КОН.

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

V, мг/см2час 10

8

6

о - 1 • - 2

0,2

0,4

0,6

0,8

0,2

0,4

0,6

0,8

Ia, А/см2 IK, А/см2

первых кривых протекает при потенциалах более отрицательных, чем восстановление для вторых.

U, В 5,0 Щ.В.Э

-0,4

4,0

q

3,0

, мКл 2,0

1,0

Рис. 1. Зависимость скорости разрушения платины от IK при Ia = 1 А/см2 (кривая 1) и от Ia при IK = 1 А/см2 (кривая 2) / Fig. 1. Dependence of the rate of platinum destruction on Ik at Ia = 1 A/cm2 (curve 1) and on Ia at Ik = 1 A/cm2 (curve 2)

Как видно из представленных экспериментальных данных, максимальная скорость разрушения достигается в случае, когда величина амплитуд в катодный и анодный полупериоды одинакова. С увеличением асимметрии тока скорость разрушения уменьшается, причем в том случае, когда амплитуда тока в анодный полупериод меньше, чем в катодный, гораздо быстрее и при Ia = 0,8 А/см2 разрушение практически прекращается. При этом наблюдается разрыхление поверхности электрода. При !а > !к заметное разрушение прекращается при !к = 0,2 А/см2. Разрыхления поверхности в этом случае не происходит. Электрод после электролиза имеет белесую поверхность. Однако замечено, что со временем она немного темнеет. Количество электричества, пошедшее на выделение водорода (дв ) при !к > !а и

кислорода (qJK ) при !а > !к соответствует разности (qq+) для водорода и (q+ - q ) для кислорода.

Таким образом, никаких других продуктов, покидающих электрод, кроме водорода при !к > !а и кислорода !а > !к, в конечном итоге не образуется. Платина распыляется в виде металла, и поэтому в балансе электричества этот процесс не проявляется.

На рис. 2 приведены соответствующие кривые заряжения. Если сравнить данные по разрушению (рис. 1) с полученными кривыми заряжения, то можно отметить следующее. Максимально достигаемые катодные потенциалы при условиях, когда еще происходит разрушение платины, лежат в пределах от - 0,5 до + 1,6 В. Разность между ними достигает 2,1 В. Кривая заряжения для условия максимального разрушения, когда !а = Ik = 1 А/см2, даже не пересекается с кривыми заряжения при !а = 1 А/см2 и IK = 0,4 - 0,6 А/см2, где еще наблюдается разрушение платины, т.е. образование оксидов для

0,4

0,8

• - 1 ▲ - 2

X - 3 □ - 4 о - 5 А - 6

0 1,0 2,0 3,0 4,0 0,5

q , мКл

Рис. 2. Кривые заряжения на платине. IK = 1 А/см2 и !а = 1,0; 0,9; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2 А/см2, соответственно кривые 1, 2, 3, 4,

5, 6 / Fig. 2. Charging curves on platinum. Ik = 1 A/cm2 and Ia = 1,0; 0,9; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2 A/cm2, respectively, curves 1, 2, 3, 4, 5, 6

Из этого следует, что предположение о механизме разрушения, выдвинутое в работе [3], является не точным, а возможно ошибочным.

Рассмотрим некоторые особенности полученных нами кривых заряжения. В случае IK > !а (рис. 2) все кривые образуют одно семейство. Следовательно, во всех случаях имеет место одна и та же реакция. Потенциалы, отвечающие концу катодного импульса, практически не зависят от величины анодного импульса, и ход кривых при спаде катодного тока совпадает с ходом кривых заряжения для случая !а = 0, т.е. для окислено-окисленной платины. Следовательно, к концу катодного импульса достигается одинаковое состояние поверхности при всех значениях анодного импульса, т.е. платиновый электрод не накапливает на своей поверхности кислород во время переходного режима. Это видно еще из того, что все анодные кривые заряжения при разных анодных значениях практически совпадают на начальных участках до достижения максимума напряжения (за исключением кривой заряжения при !а = 0,9 А/см2). Основными процессами в анодный полупериод являются ионизация атомарного водорода, хемосорбция кислорода и заряд двойного слоя. Снятие адсорбированного водорода происходит в начале полупериода, но четко разделить все эти процессы по кривым заряжения невозможно. Тот факт, что кривые заряжения имеют максимум (точка 1) свидетельствует, прежде всего, о том, что в точке 1

0

3

4

2

0

0

0

0

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

прекращается заряд двойного слоя, и весь ток проходит только благодаря электрохимической реакции окисления. В точке максимума электрохимический фарадеевский процесс обеспечивает прохождение внешнего тока и при дальнейшем уменьшении анодного импульса потенциалы снижаются. Таким образом, двойной слой заряжается до некоторого перенапряжения какой-то промежуточной реакции, после чего вид кривых заряжения определяется кинетическими параметрами этой реакции. По-видимому, до точки

Ф m

одновременно проходят три процесса: заряд

двойного слоя, ионизация водорода и посадка хемосорбированного кислорода. После только один процесс: посадка кислорода, причем скорость этого процесса обеспечивает внешний ток.

Рассмотрим катодные кривые заряжения. На них можно выделить две характерные точки. Перегибы в точке 2, когда производная потенциала по заряду снижается, отвечают началу нового процесса, а в точке 3 (максимум катодных кривых заряжения) отвечает состоянию, когда этот катодный процесс способен обеспечить внешний ток и заряжение двойного слоя не происходит. На участке 0+2 происходит заряд двойного слоя и снятие адсорбированного кислорода. В точке 2 начинается выделение водорода. На рис. 3 показано, как меняется электричество, прошедшее на участке 20+ с изменением анодного импульса. Пунктирная кривая отражает количество электричества, расходуемое на выделение водорода двв (кривая 2).

q, мКл Пч

5,0 4,0 3,0 2,0 1,0

- 1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1.0

/а. А/см2

Рис. 3. Зависимость q20 , <?ва. <?вв , от анодного импульса

(1а) при 1к = 1 А/см2, соответственно кривые 1, 2, 3 / Fig. 3. The dependence of q20 , два, двв on the anode pulse (Ia) at 1к = 1 A/cm2, respectively, curves 1, 2, 3

Количество электричества, соответствующее разности между кривой 2 и кривой 1, отвечает количеству окислов, восстанавливающихся в области выделения водорода qr (кривая 3). В

случае равенства токов в анодный и катодный полупериоды заметного выделения газа не наблюдается. Однако, также как и в случаях, когда водород выделяется в точке 2, включается некая катодная реакция, которая в состоянии поддерживать внешний ток до 1 А/см2. Можно считать, что на участке 20+ происходит посадка атомов водорода и одновременно снятие более прочно адсорбированного кислорода. Очевидно, восстановление поверхности происходит при посредстве атомарного водорода, который здесь образуется. Из хода кривых 1 и 3 видно, что часть кислорода снимается уже в области выделения водорода. С увеличением значения величины анодного импульса количество кислорода, которое удаляется в водородной области, возрастает. Однако он весь снимается в катодный импульс, так как даже при 1к = 1а потенциал при 7 = 0 (точка фа+ ) не

сдвигается заметно в положительную область, т.е. оксиды не накапливаются на поверхности. Они частично восстанавливаются в водородной области.

При разрушении платины переменным током большую роль должны играть анодные процессы, в частности анодное выделение кислорода. Как правило, выделению кислорода предшествует образование оксидов. В работе О.А. Петрия с сотрудниками [15] обнаружено, что при анодной поляризации кислород в первый момент времени находится в платине, а затем уже начинается выделение кислорода с поверхности. В этой же работе отмечается, что в процессе окисления платины обнаруживается кислород, проникший вглубь металла. Количество внедряющегося кислорода вглубь металла увеличивается с повышением температуры.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рассмотрим кривые заряжения для случая 1а > 1к (рис. 4).

Эти кривые уже не образуют одного семейства. В наблюдаемом интервале потенциалов можно выделить две области. Первая соответствует потенциалам 0,4 - 1,6 В для 1к = 0,8 - 0,9 А/см2. Для второй ф > 1,6 В при 1к= 0,4 и 0,2 А/см2. Кривая для 1к = 0,6 А/см2, которая лежит между ними, неустойчива. Она стремится уйти в положительную область. При 1а > 1к уже достигаются потенциалы образования фазовых оксидов PtзO4 и РЮ2, стандартные потенциалы которых соответственно равны 0,10 - 0,15 В и 0,25 - 0,30 В. Основной анодной реакцией для всех кривых является выделение кислорода. Однако в обоих случаях протекают разные катодные реакции, так как потенциалы в катодный полупериод существенно

о

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

отличаются. Для первой области уже в самом начале хода кривых небольшой катодный заряд сильно сдвигает потенциал. В области потенциалов от 1,6 до 0,9 В нет ни одной катодной реакции, которая бы смогла поддерживать внешний ток.

Рис. 4. Кривые заряжения на платине. Ia = 1 А/см2 и IK = 0,9;

0,8; 0,6; 0,4; 0,2 А/см2 , соответственно кривые 1, 2, 3, 4, 5 / Fig. 5. Charging curves on platinum. Ia = 1 A/cm2 and Ik = 0,9;

0,8; 0,6; 0,4; 0,2 A/cm2, respectively, curves 1, 2, 3, 4, 5

На участке 0+2 происходит заряжение двойного слоя. Емкость на этом участке составляет 800 - 900 мФ/см2, что значительно выше емкости чистого двойного слоя, даже если коэффициент шероховатости составляет большую величину. Следовательно, на этом участке помимо заряжения двойного слоя происходят еще процессы десорбции, очевидно, снятие кислорода, адсорбирующегося в анодный полупериод. В точке 2 включается катодная реакция, способная поддерживать большой ток. Потенциалы точки 2 соответствуют значениям равновесных потенциалов образования фазовых оксидов Pt3O4 и PtO2. Таким образом, можно считать, что катодный процесс в области 20+ связан с восстановлением этих фазовых оксидов. Соответственно и перегибы в точке 1 на анодной кривой связаны с образованием тех же оксидов. Известно, что их образование происходит с большим перенапряжением, чем восстановление.

Катодные потенциалы для кривых заряжения при !к = 0,2 - 0,4 А/см2 лежат значительно положительнее, чем для !к = 0,8 - 0,9 А/см2. В этом случае окисленная поверхность платины хорошо восстанавливается. Потенциал за время прохождения катодного импульса изменяется незначительно, а в случае !к = 0,2 А/см2 вообще появляется ярко выраженная полка восстановле-

ния, в пределах которой несмотря на изменение тока от 0,2 А/см2 до 0 потенциал остается постоянным. Все превращения в этой области происходят на фоне фазовых оксидов платины, до восстановления которых в катодный полупериод дело не доходит. Катодный ток обеспечивает восстановление адсорбированного количества кислорода или высших оксидов платины, существующих уже в области выделения кислорода. На анодных кривых заряжения нет каких-либо особых точек, отвечающих полке выделения кислорода. Окисление поверхности, заряжение двойного слоя и выделение кислорода происходят одновременно. При смещении потенциалов в положительную сторону изменяется соотношение между этими процессами. Потенциалы максимума кривых заряжения соответствуют перенапряжениям, при которых электрохимические реакции уже могут поддерживать внешний ток. Сравнение хода кривых заряжения для 1к = 0,8 - 0,9 А/см2 и при 1к < 0,4 А/см2 показывает, что кислород для 1к < 0,6 А/см2 выделяется при более положительных потенциалах, чем для 1к > 0,6 А/см2. Выделение кислорода в первом и во втором случаях соответствует различным кинетическим областям. Таким образом, на основе анализа кривых заряжения при нестационарном электролизе периодическим током можно выделить три кинетические области окисления платины.

Первая, по-видимому, соответствует посадке кислорода и образованию хемосорбированных слоев и отвечает интервалу потенциалов 0,3 - 0,7 В. При потенциалах 0,7 - 0,9 В возможно образование фазовых пленок. В области потенциалов 1,0 - 1,6 В не происходит электрохимических превращений на поверхности с заметной скоростью. В области выделения кислорода образуются оксиды, которые хорошо восстанавливаются. Известно, что потенциал выделения кислорода происходит через превращение этих оксидов.

Вернемся к вопросу о возможных причинах разрушения платины. Выше было показано, что оно не связано с внедрением щелочного металла. Нельзя его связать и с восстановлением фазовых оксидов, т.е. разрушение наблюдается и при условиях, когда фазовые оксиды еще не образуются (1к > 1а). Совершенно очевидно, что это явление нельзя связать с протеканием какой-то определенной катодной или анодной реакции, т.е. интервал потенциалов, в котором оно происходит, слишком велик.

Анодный кислород может с двух сторон влиять на разрушение платины: во-первых,

ISSN 1560-3644 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2020. № 2

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 2

вследствие внедрения кислорода в электрод в кристаллической решетке будет создаваться избыточное число точечных дефектов, что будет облегчать, согласно теории внедрения, разряд катионов щелочных и щелочноземельных металлов в катодный полупериод; во-вторых, появление на поверхности электрода адсорбированных анионов кислорода и радикалов гидроксильных групп создает возможность локальной адсорбции катионов, даже при высоких положительных потенциалах электрода. Более высокая адсорбируемость катионов будет способствовать их разряду при смене полярности электрода.

Таким образом, можно предположить, что разрушение связано с внедрением кислорода в решетку платины без образования фазовых оксидов, поскольку посадка и снятие кислорода - это единственный процесс, который происходит во всех исследованных областях потенциалов.

Выводы

1. Разрушение платины при электролизе в щелочном растворе переменным током не связано с разрядом щелочного металла и образованием интерметаллидов.

2. Восстановление кислорода, покрывающего поверхность платины при анодной поляризации до начала образования фазовых оксидов, происходит в области потенциалов выделения водорода.

3. В области потенциалов выделения кислорода на поверхности платины, покрытой фазовыми оксидами, адсорбируются значительные сверхсте-хиометрические количества кислорода.

Литература

1. Мирзоев Р.А., Давыдов А.Д. Анодные процессы электрохимической и химической обработки металлов: учеб. пособие. М.: Лань, 2016. 384 с.

2. Кузас Е. А. Растворение сырья, содержащего металлы платиновой группы под действием электрического тока: дис.... канд. техн. наук. Екатеринбург, 2018. 187 с.

3. Куриганова А.Б., Леонтьева Д.В., Смирнова Н.В. О механизме электрохимического диспергирования платины под действием переменного тока // Изв. Академии наук. Серия химическая. 2015. № 12. С. 2769 - 2775.

4. Смирнова Н.В., Куриганова А.Б. Применение импульсного переменного тока для получения электрохимически активных материалов / Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова. Новочеркасск: НОК, 2016. 86 с.

5. Смирнова Н.В., Куриганова А.Б., Чернышова Д.В., Ульян-кина А.А., Фадеев Н.А., Леонтьев И.Н. Метод нестационарного электролиза для получения электроактивных материалов // Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах (ФАГРАН-2018): материалы VIII Всерос. конф. с междунар. участием, посвященной 100-летию Воронежского гос. ун-та. Воронеж: ИПЦ «Научная книга», 2018. С. 175 - 176.

6. Фадеев Н.А., Куриганова А.Б., Леонтьев И.Н., Смирнова Н.В. Электрокаталитические свойства Rh/C Pt/C - катализаторов, полученных методом электрохимического диспергирования // Электрохимия. 2019. Т. 55. № 4. С. 508-512.

7. Kuriganova, A.B., Leontyeva D.V., Ivanov S., Bund A., Smirnova N.V.Electrochemical dispersion technique for preparation of hybrid MOx -C supports and Pt/MOx -C electrocatalysts for low-temperature fuel cells // Journal of Applied Electrochemistry. 2016. Vol. 46, No 12. P. 1245-1260.

8. Tan S.F., Chee S.W., Baraissov Z., Jin H., Tan T.L., Mirsaidov U. Intermediate Structures of Pt-Ni Nanoparticles during Selective Chemical and Electrochemical Etching // Journal of Physical Chemistry Letters. 2019. Vol. 10. Is. 20. P. 6090-6096.

9. Ranninger J., Wachs S.J., Möller J., Mayrhofer K.J.J., Berkes B.B. On-line monitoring of dissolution processes in nonaqueous electrolytes - A case study with platinum // Electrochemistry Communications. 2020. Vol. 114, No 106702.

10. Kuriganova A.B., Faddeev N.A., Leontyev I.N., Allix M., Rakhmatullin A., Smirnova N.V. New Electrochemical Approach for the Synthesis of Pd-PdO/C Electrocatalyst and Application to Formic Acid Electrooxidation // ChemistrySelect. 2019. Vol. 4. Is. 29. P. 8390 - 8393.

11. Faddeev N.A., Kuriganova A.B., Leontev I.N., Smirnova N.V. Electrocatalytic Properties of Rh/C and Pt-Rh/C Catalysts Fabricated by the Method of Electrochemical Dispersion // Russian Journal of Electrochemistry. 2019. Vol. 55. Is. 4. P. 346 - 350.

12. Sharma R., Gyergyek S., Morgen P., Andersen S.M. On the Electrochemical Stability of PtRu Alloy Electrodes in Aqueous Acidic Baths: A Strategy for Recycling Pt and Ru // Journal of the Electrochemical Society. 2020. Vol. 167. Is. 2. No. 024521.

13. Березина С.Л., Горячева В.Н., Двуличанская Н.Н., Ермолаева В.И. Анодное растворение сплава вольфрам - цирконий в щелочном электролите // Вестн. Московского гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки. 2017. № 2 (71). С. 96 - 104.

14. Куриганова А.Б., Леонтьев И.Н., Гребенюк Т.И., Смирнова Н.В. Одностадийное получение Pt/графен наноструктур методом электрохимического диспергирования // VI Всерос. конф. по наноматериалам с элементами научной школы для молодежи: сбматериалов. М.: ИМЕТ РАН, 2016. С. 366 - 367.

15. Ботухова Г.Н., Петрий О.А. Электровосстановление пероксиддисульфат-анионов на вращаюшемся дисковом платиновом электроде в режиме циклической вольтамперо-метрии // Электрохимия. 2013. Т. 49, № 12. С. 1276 -1284.

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE 2020. No 2

References

1. Mirzoev R.A., Davydov A.D. Anode processes of electrochemical and chemical processing of metals. Textbook allowance. -Moscow: Doe, 2016. 384 р.

2. Kuzas EA. Dissolution of raw materials containing platinum group metals under the influence of electric current: the dissertation ... candidate of technical sciences: 05.16.02. Ekaterinburg, 2018. 187 p.

3. Kuriganova A.B., Leontiev D.V., Smirnova N.V. On the mechanism of electrochemical dispersion of platinum under the influence of alternating current // News of the Academy of Sciences. Chemical series. 2015. No. 12. P. 2769 - 2775.

4. Smirnova N.V., Kuriganova A.B. The use of pulsed alternating current to obtain electrochemically active materials. Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI). Novocherkassk: NOC, 2016. 86 p.

5. Smirnova N.V., Kuriganova A.B., Chernyshova D.V., Ulyankina A.A., Fadeev N.A., Leontiev I.N. Non-stationary electrolysis method for producing electroactive materials. In the collection // Physical-chemical processes in condensed media and on interphase borders (FAGRAN-2018). Materials of the VIII All-Russian conference with international participation dedicated to the 100th anniversary of Voronezh State University. 2018. Р. 175 - 176.

6. Fadeev N.A., Kuriganova A.B., Leontiev I.N., Smirnova N.V. Electrocatalytic properties of Rh/C Pt/C - catalysts obtained by electrochemical dispersion // Electrochemistry. 2019.Vol. 55. No 4. P. 508 - 512.

7. Kuriganova A.B. Electrochemical dispersion technique for preparation of hybrid MOx -C supports and Pt/MOx -C electrocatalysts for low-temperature fuel cells / Kuriganova A.B., Leontyeva D.V., Ivanov S., Bund A., Smirnova N.V. //Journal of Applied Electrochemistry. 2016. Vol. 46. No 12. P. 1245 - 1260.

8. Tan S.F., Chee S.W., Baraissov Z., Jin H., Tan T.L., Mirsaidov U. Intermediate Structures of Pt-Ni Nanoparticles during Selective Chemical and Electrochemical Etching // Journal of Physical Chemistry Letters. 2019. Vol. 10. Is. 20. P. 6090 - 6096.

9. Ranninger J., Wachs S.J., Möller J., Mayrhofer K.J.J., Berkes B.B. On-line monitoring of dissolution processes in nonaqueous electrolytes - A case study with platinum // Electrochemistry Communications. 2020. Vol. 114. No 106702.

10. Kuriganova A.B., Faddeev N.A., Leontyev I.N., Allix M., Rakhmatullin A., Smirnova N.V. New Electrochemical Approach for the Synthesis of Pd-PdO/C Electrocatalyst and Application to Formic Acid Electrooxidation // ChemistrySelect. 2019. Vol. 4. Is. 29. P. 8390 - 8393.

11. Faddeev N.A., Kuriganova A.B., Leontev I.N., Smirnova N.V. Electrocatalytic Properties of Rh/C and Pt-Rh/C Catalysts Fabricated by the Method of Electrochemical Dispersion // Russian Journal of Electrochemistry. 2019. Vol. 55. Is. 4. P. 346 - 350.

12. Sharma R., Gyergyek S., Morgen P., Andersen S.M. On the Electrochemical Stability of PtRu Alloy Electrodes in Aqueous Acidic Baths: A Strategy for Recycling Pt and Ru // Journal of the Electrochemical Society. 2020. Vol. 167. Is. 2. No 024521.

13. Berezina S.L., Goryacheva V.N., Dvulichanskaya N.N., Ermolaeva V.I. Anodic dissolution of tungsten-zirconium alloy in an alkaline electrolyte // Bulletin of Moscow State Technical University. N.E. Bauman. Series Natural Sciences. 2017. No. 2 (71). P. 96 - 104.

14. One-stage production of Pt / graphene nanostructures by electrochemical dispersion / Kuriganova A.B., Leontiev I.N., Grebenyuk T.I., Smirnova N.V. In the collection: VI All-Russian conference on nanomaterials with elements of scientific school for youth // Collection of materials. 2016. P. 366 - 367.

15. Botukhova G.N., Petriy O.A. Electroreduction of peroxide disulfate anions on a rotating platinum disk electrode in the mode of cyclic voltammetry // Electrochemistry. 2013. Vol. 49. No. 12. P. 1276 - 1284.

Поступила в редакцию /Received 19 мая 2020 г. /May 19, 2020

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.