CC BY
3Tomsk State University Journal of Chemistry, 2023, 32, 23-37
Научная статья
УДК 544.653.2:66.085.3:669.234 doi: 10.17223/24135542/32/2
Влияние ультрафиолетового облучения раствора на закономерности сопряженного процесса электровосстановления палладия и водорода
Нина Александровна Колпакова1, Жамиля Корганбековна Фазлутдинова2, Виктор Иванович Сачков3
1 Томский политехнический университет, Томск, Россия, [email protected]
2 Торайгыровуниверситет, Павлодар, Казахстан, [email protected] 3 Томский государственный университет, Томск, Россия, [email protected]
Аннотация. Методом инверсионной вольтамперометрии изучены закономерности процесса удаления водорода из наноразмерных осадков палладий-водород. Осадки палладий-водород были получены при электроосаждении палладия совместно с водородом из хлоридных растворов, облученных ультрафиолетом (УФ) длиной волны 253,7 нм. Показано, что при облучении фонового электролита УФ уменьшается количество как адсорбированного на осадках палладия водорода, так и абсорбированного палладием водорода. Высказано предположение, что облучение фонового раствора УФ в процессе электроконцентрирования палла-дия(11) приводит к процессу фотодесорбции водорода из осадков с палладием и смещает равновесие в сторону образования молекулярного водорода, участвующего в процессе химического восстановления ионов палладия(11). Проведена оценка лимитирующей стадии процесса электроокисления водорода из твердого раствора палладий-водород с использованием уравнения Ерофеева. Показано, что этот процесс лимитируется диффузией водорода из палладия. Оценка кинетики удаления водорода за счет облучения раствора УФ как с поверхности нано-размерных осадков палладия, так из твердого раствора палладий-водород проведена с использованием уравнения Тюрина. Определено, что скорость выхода абсорбированного водорода из наноструктурированных осадков с палладием больше, чем скорость выхода адсорбированного на палладии водорода.
Ключевые слова: электроокисление, электрогенерируемый водород, осадок палладий-водород, инверсионная вольтамперометрия, ультрафиолетовое облучение
Благодарности: Результаты получены в рамках выполнения государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации, проект № 10.3031.2017/4.6, и при поддержке гранта Программы повышения конкурентоспособности Томского политехнического университета. Авторы выражают благодарность А.Я. Пшеничкину, а также коллективу Инновационно-технологического центра Сибирского физико-технического института при Томском государственном университете за предоставление научного оборудования и поддержку.
Для цитирования: Колпакова Н.А., Фазлутдинова Ж.К., Сачков В.И. Влияние ультрафиолетового облучения раствора на закономерности сопряженного процесса
© Н.А. Колпакова, Ж.К. Фазлутдинова, В.И. Сачков, 2023
электровосстановления палладия и водорода // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2023. № 32. С. 23-37. doi: 10.17223/24135542/32/2
Original article
doi: 10.17223/24135542/32/2
Influence of ultraviolet irradiation of a solution on the patterns of the coupled process of electroreduction of palladium and hydrogen
Nina A. Kolpakova1, Zhamilya K. Fazlutdinova2, Victor I. Sachkov3
1 Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia, [email protected] 2 Toraigyrov University, Pavlodar, Kazakhstan, [email protected] 3 Tomsk State University, Tomsk, Russia, [email protected]
Abstract. Using stripping voltammetry, the regularities of the process of hydrogen removal from nanosized palladium-hydrogen deposits were studied. Palladium-hydrogen deposits were obtained by electrodeposition of palladium together with hydrogen from chloride solutions irradiated with ultraviolet (UV) wavelength 253.7 nm. It has been shown that when the background electrolyte is irradiated with UV, the amount of both hydrogen adsorbed on palladium deposits and hydrogen absorbed by palladium decreases. It has been suggested that irradiation of a background solution with UV during the electroconcentration of palladium(II) leads to the process of photodesorption of hydrogen from deposits with palladium and shifts the equilibrium towards the formation of molecular hydrogen involved in the process of chemical reduction of palla-dium(II) ions. The limiting stage of the process of electrooxidation of hydrogen from a palladium-hydrogen solid solution was assessed using the Erofeev equation. It is shown that this process is limited by the diffusion of hydrogen from palladium. An assessment of the kinetics of hydrogen removal due to UV irradiation of a solution both from the surface of nanosized palladium deposits and from a palladium-hydrogen solid solution was carried out using the Tyurin equation. It has been shown that the rate of release of absorbed hydrogen from nanostructured deposits with palladium is greater than the rate of release of hydrogen adsorbed on palladium.
Keywords: electrooxidation, electrically generated hydrogen, palladium-hydrogen precipitate, stripping voltammetry, ultraviolet irradiation
Acknowledgments: The results were obtained within the framework of the state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, project No. 10.3031.2017/4.6. The work was also supported by a grant from the Tomsk Polytechnic University Competitiveness Enhancement Program. The authors express their gratitude to A.Ya. Pshenichkin, as well as the team of the Innovation and Technology Center of the Siberian Institute of Physics and Technology at Tomsk State University for providing scientific equipment and support.
For citation: Kolpakova, N.A., Fazlutdinova, Z.K., Sachkov, V.I. Influence of ultraviolet irradiation of a solution on the patterns of the coupled process of electrore-duction of palladium and hydrogen. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia - Tomsk State University Journal of Chemistry, 2021, 32, 23-37. doi: 10.17223/24135542/32/2
Введение
Палладий относится к металлам, способным обратимо как абсорбировать, так и адсорбировать значительное количество атомарного водорода. По этой причине система Pd-H является очень удобной и традиционно используемой модельной системой для исследования процессов электрохимического гидрирования металлов. Подробная информация о структурных и термодинамических свойствах этой системы, а также о транспорте водорода в осадках с палладием доступна в [1-4].
Исследование системы палладий-водород электрохимическими методами представляет особый интерес, поскольку ее поведение определяется не только свойствами адсорбированного атомарного водорода, но и свойствами атомарного водорода, растворенного в палладии [5-15]. Для исследования системы палладий-водород А.Н. Фрумкин и Н.А. Аладжалова [11] применили метод кривых заряжения. Ими показано, что количество водорода, растворенного в ß-фазе системы палладий-водород, при p = 1 атм значительно превышает количество адсорбированного водорода. В работе [16] показано, что абсорбированный палладием водород мешает метрологически достоверному определению палладия методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ). Устранить мешающее влияние водорода можно путем облучения фонового раствора УФ в процессе электроконцентрирования осадка. В литературе достаточно хорошо описано поведение системы палладий-водород при воздействии на нее низкоэнергетического гамма-излучения [17, 18]. Данных о влияние облучения УФ на кинетику и механизм сопряженных процессов палладий-водород в опубликованных работах нет.
Цель данной работы - изучить закономерности совместного электровосстановления ионов палладия(П) и ионов водорода([), электроокисления осадков палладий-водород и рассмотреть влияние процесса облучения раствора УФ на кинетику и механизм сопряженных процессов электровосстановления палладия с водородом.
Экспериментальная часть
В работе использовали вольтамперометрический анализатор ТА-4 (ООО «ТомьАналит», г. Томск, Россия) с трехэлектродной ячейкой. Рабочим служил графитовый электрод (ГЭ), импрегнированный парафином и полиэтиленом низкого давления; в качестве вспомогательных и электродов сравнения использовались насыщенные Ag/AgCl-электроды, заполненные 1М раствором KCl. Деаэрирование растворов не осуществлялось. Перемешивание растворов происходило при электролизе с помощью анализатора и осуществлялось автоматически с помощью вибрации рабочего электрода на протяжении всего эксперимента. Ультрафиолетовое облучение растворов проводили с использованием дуговой лампы низкого давления. Колба лампы сделана из увиолевого стекла, пропускающего длину волны 253,7 нм.
Основные растворы, используемые для оценки содержания палладия в пробе, готовили в 3М HCl путем разбавления из государственных стандартных образцов (г. Красноярск, Россия). Модельные смеси, содержащие различные количества PdCl^-, готовили методом последовательных разбавлений 1М HCl в день проведения анализа. Концентрация ионов Pd(II) составляла от 0,4 до 2,1 мг/л.
Электронакопление осадка палладия проводили на поверхность графитового электрода при потенциале -0,8 В в течение 60/120 с из растворов 1М HCl + 1М KCl, 1М HCl, содержащих ионы палладия(П). Электроокисление осадков проводилось при линейном изменении потенциала (v = 10 мВ/с, 60 мВ/с)в диапазоне от -0,4 до +0,8 В.
Результаты и обсуждение
На сегодняшний день известны десятки электролитов для осаждения палладия. Электроконцентрирование палладия на поверхность углеродсо-держащих электродов обычно проводят из кислых растворов, содержащих комплексные ионы PdCl^-, при разных потенциалах: от +0,2 В до -1 В [19]. Широкий интервал потенциалов, в котором возможно осаждение металлического палладия, можно условно разделить на три области:
1) осаждение в области высоких перенапряжений (-1 ... -0,6 В) приводит к формированию на поверхности ГЭ ß-фазы гидрида палладия, содержание водорода в которой CH:CPd > 0,57;
2) осаждение в области средних перенапряжений приводит к образованию а-фазы гидрида палладия с концентрацией насыщения CH:CPd = 0,03;
3) в области низких перенапряжений (0,1 ... 0,2 В) образуется практически «гладкий» палладий без примеси водорода.
Нами изучался процесс электроконцентрирования осадков палладий-водород в области высоких перенапряжений (-1 ... -0,6 В). При электроосаждении палладия в области отрицательных потенциалов (-1 ... -0,6 В) образуется палладий с наиболее дефектной структурой. Такой палладий имеет аномально высокую сорбционную емкость водорода уже при комнатной температуре. Образующийся при электролизе водород может не только сорбироваться на дефектах палладия, но и растворяться в нем, образуя с палладием твердые растворы [20].
На рис. 1 приведены вольтамперные кривые электроокисления осадка палладий-водород, осажденного из раствора 1М KCl + 1M HCl при потенциале электролиза -0,8 В. Видно, что в области потенциалов от -0,1 до 0,2 В происходит электроокисление молекулярного водорода, адсорбированного на осадках палладия; в области потенциалов от 0,3 до 0,5 В происходит электроокисление водорода, абсорбированного палладием и электроокисление палладия [21]. При увеличении содержания палладия в электролитическом осадке происходит увеличение как тока анодного пика электроокисления водорода, адсорбированного на палладии (диапазон потенциалов от -0,1 до
до +0,2 В), так и тока анодного пика электроокисления водорода, адсорбированного палладием (диапазон потенциалов от 0,2 до 0,6 В).
Рис. 1. Вольтамперные кривые электроокисления осадков палладий-водород с поверхности углеродсодержащего электрода: a - пики электроокисления водорода, адсорбированного палладием; b - пики электроокисления водорода, абсорбированного палладием и пики электроокисления палладия. Фон 1М HCl + 1М KCl; Еэ = -0,8 В, Гэ = 120 с, v = 0,06 В/с; CFd(ii), мг/л: 1 - фон, 2 - 0,4, 3 - 0,6, 4 - 0,8, 5 - 1
На рис. 2 приведены вольтамперные кривые электроокисления осадка палладия и водорода, осажденных на поверхность графитового электрода из раствора 1М HCl +1М KCl без облучения раствора УФ (кривая 2) и при облучении раствора УФ (кривая 1) в течение всего времени электроосаждения осадка.
При облучении раствора ультрафиолетом пик электроокисления водорода, адсорбированного палладием, резко уменьшается (см. рис. 2, кривая 3). Пик абсорбированного палладием водорода уменьшается, о чем свидетельствует уменьшение площади под пиком при потенциале от 0,2 до 0,6 В.
Ю -4_■_I_■_I_■_I_■_I_j-
f(V) i'S. Ag/AgCI
Рис. 2. Анодные вольтамперные кривые электроокисления осадка палладия и водорода, осажденных из раствора 1М HCl + 1М KCl, без облучения раствора УФ (2) и при облучении раствора УФ (3) в течение tэ = 60 c; 1 - чистый фон. Условия опыта: Еэ = -0,8 В, tэ = 60 c, v = 0,01 В/с; CPd(n) = 2,1 мг/л
В работе [22] рассмотрена кинетическая схема сопряженных электродных процессов совместного электровосстановления палладия и водорода:
H3O++ е ^ H2O + Надс, (1)
H3O+ + е ^ Н20+Надс ———Н2, (2)
2Надс ^ Н2, (3)
Pd2+ + хН + + (2 + х)е ^ Pd^. (4)
Атомарный водород, образующийся на первой лимитирующей стадии электродного процесса (1), может частично удалиться с поверхности палладия за счет реакции электрохимической десорбции по механизму Гейров-ского (2) или по механизму рекомбинации (3; механизм Фрумкина-Тафеля). Этот водород может сорбироваться на дефектных структурах осадка палладия. При совместном восстановлении ионов палладия(П) и ионов водорода(Т)
возможна также абсорбция водорода палладием с образованием твердого раствора палладий-водород по реакции (4).
Электроосаждение осадка палладия проводилось нами в области перенапряжений (-0,6 ... -1 В). Это приводит к формированию на поверхности ГЭ как адсорбированного на палладии водорода (реакция (3)), так и Р-фазы гидрида палладия (реакция (3)).
В ряде работ показано, что облучение системы металл-водород волнами различной длины приводит к стимулированию процессов ускоренной диффузии водорода из металла [23, 24]. То есть облучение раствора УФ не только сдвигает равновесие между двумя фазами на поверхности твердой частицы или в ее объеме, но и меняет установившееся до облучения распределение частиц между различными формами адсорбции.
Из литературных данных известно, что при облучении твердых веществ УФ возможна фотоэмиссия электронов из осадка палладия, т. е. переход электронов через межфазную границу при поглощении палладием квантов света с последующей сольватацией электронов и образованием гидратиро-ванного электрона [25]. Гидратированный электрон может вступать в реакцию с молекулами воды:
ещ + НО ^ Н + ОН - (5)
Этот процесс приводит к появлению на границе электрод-раствор атомарного водорода, который обладает большой восстановительной способностью. Атомарный водород может участвовать в химическом восстановлении ионов палладия(11), так как реакция (5) протекает в двойном слое. На этот факт указывает график зависимости тока электроокисления палладия от потенциала электроконцентрирования (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость тока электроокисления палладия от потенциала электролиза без облучения раствора УФ (1) и при облучении раствора УФ (2). Фон 1М KCl + 1М HCl;
Гэ = 60 с; cpd(ii) = 110-2мг/л
На рис. 3 (кривая 1) приведена зависимость тока электроокисления палладия от потенциала электролиза, если раствор не облучать УФ. Видно, что эта зависимость имеет два участка предельного тока: -0,9 ... -0,7 В и -1,2 ... -1,1 В.
На первом предельном участке кривой, при потенциалах -0,9 ... -0,7 В, (см. рис. 3, кривая 1) протекает процесс электровосстановления палладия. На втором участке предельного тока (-1,2 ... -1,1 В) протекает сопряженный процесс электровосстановления палладия и водорода с образованием твердого раствора переменного состава:
Рё82+ + хН+ + (2 + х)е ^ РёН. (6)
На рис. 3 (кривая 2) приведена зависимость тока электроокисления палладия от потенциала электролиза, если электрод вместе с раствором облучается УФ. Видно, что предельный ток на вольтамперной кривой достигается при меньших потенциалах поляризации электрода. Это может быть вызвано тем, что под действием УФ-облучения электрода возможна фотоэмиссия электронов из осадка палладия, т. е. переход электронов через межфазную границу при поглощении палладием квантов света с последующей сольватацией электронов и образованием гидратированного электрона [25]. Гидратированный электрон может вступать в реакцию с молекулами воды, что приводит к появлению на границе электрод-раствор атомарного водорода, который обладает большой восстановительной способностью. За счет восстановления хлоридных комплексов палладия атомарным водородом, возникшим за счет облучения УФ, ток электровосстановления палладия увеличивается при меньшем перенапряжении электрода практически так же, как если бы при этих потенциалах протекала реакция (6).
В работе [26] методом молекулярной динамики было установлено, что механизм диффузии водорода в монокристаллическом палладии состоит в последовательности переходов атома водорода по октаэдрическим и тет-раэдрическим пустотам. Несмотря на то, что водород в металлах вызывает значительные деформации, даже при больших концентрациях тип кристаллической решетки часто остается прежним. Благодаря этому водородные воздействия на металл во многих случаях могут быть сравнительно «мягкими». Кроме того, после такого воздействия можно эвакуировать водород из металла без изменения его свойств. Эта особенность взаимодействия водорода с металлами хорошо описана в работе [27].
Согласно авторам работы [28], процесс электроокисления водорода, абсорбированного палладием, представляет собой твердофазную электрохимическую реакцию. Оценка обратимости твердофазной электрохимической реакции электроокисления абсорбированного водорода из палладия оценивалась нами в рамках модели Авраами [29, 30]. Согласно теории Авраами степень адсорбции водорода палладием может быть описана уравнением
а = 1 - е-к , (7)
где а - степень абсорбции водорода палладием. Значение параметра п зависит от формы кристаллизующихся осадков, кинетики электродного процесса
и ряда других факторов. Если процесс электроокисления водорода из палладия лимитируется диффузией, то п < 1; если процесс лимитируется кинетикой электродного процесса, то п > 1. Степень абсорбции водорода палладием оценивалась нами из кулонометрических измерений как отношение площади под анодным пиком окисления водорода из твердого раствора палладия к суммарной площади окисления всего осадка абсорбированного водорода и палладия. Количество водорода, адсорбированного палладием за различное время электронакопления осадка палладий-водород, оценивалось по разнице площадей под пиками электроокисления палладия с водородом без облучения раствора УФ и при облучении УФ, когда на вольтамперной кривой наблюдается только пик электроокисления палладия без водорода. Для оценки лимитирующей стадии процесса был построен график в координатах 1п [—1п(1 - а)] = /(1п ¿э), где а - доля количества электричества, пошедшая на электроокисление водорода, абсорбированного палладием (д), по сравнению с общим количеством электричества (0), пошедшим на электроокисление осадка палладий-водород (см. рис. 1, 2). По результатам эксперимента построена зависимость, изображенная на рис. 4. Так как тангенс угла наклона прямой меньше единицы (^а = -0,39), то процесс электроокисления водорода, абсорбированного палладием, лимитируется диффузией водорода из палладия. Это не противоречит литературным данным [29-31].
_I_I_I_I_I_I_I_I_
■
-2.0 - у = -0.391 х-0.6215
= 0 9934
-2.2-
с
-2.4-
с
-2.6Ц-1-,-1-1-1-1-1-1-
3.5 4.0 4.5 5.0
|П /
е
Рис. 4. Определение лимитирующей стадии процесса электроокисления водорода из палладия с поверхности графитового электрода
Изучен процесс электровосстановления ионов палладия(П) и ионов водорода® в зависимости от времени облучения раствора УФ в процессе
электроконцентрирования элементов на поверхность ГЭ. На рис. 5 и 6 приведены зависимости количества электричества, пошедшего на электроокисление водорода, адсорбированного на осадках палладия и абсорбированного палладием. Количество водорода, поглощенного палладием, находили как разницу площадей под пиком электроокисления осадка палладий-водород и пиком электроокисления палладия, полученным из раствора, облученного УФ.
18
12
О
О)
y = 18.66e-°'01x R2 = 0.983
50
100
150
t (s)
Рис. 5. Зависимость площади под пиком электроокисления адсорбированного на палладии водорода от времени облучения раствора УФ. Условия эксперимента: фон 1М HCl; Еэ = -0,8 В, v = 0,06 В/с; cpd(ii) = 2,0 мг/л
400
6
0
0
t (s)
Рис. 6. Зависимость площади под пиком электроокисления абсорбированного палладием водорода от времени облучения раствора УФ. Условия эксперимента: фон 1М HCl; Ее = -0,8 В, v = 0,06 В/с; cpd(ii) = 2,0 мг/л
Как видно из приведенных данных, кинетика удаления как адсорбированного на осадке палладия водорода, так и абсорбированного палладием водорода может быть описана экспоненциальной зависимостью. Кинетические зависимости выхода водорода на поверхность палладия из его объема позволяют найти поток десорбирующихся молекул водорода под действием облучения. В работе [32] предложена феноменологическая модель выхода атомарного водорода из металла при облучении. Согласно этой теории выход абсорбированных Н-атомов из объема осадка палладия с водородом как функция времени облучения (?) может быть описан уравнением
Ин(0 = п0 ехр(--V г), (8)
Где пн (г), п0 - концентрации возбужденных и невозбужденных связей водорода с палладием; 5" - поверхность осадка палладия; Уо - скорость миграции атомов водорода из палладия; V - объем осадка Р№х на поверхности ГЭ.
Работа [33] содержит снимки с поверхности графитового электрода, полученные методом растровой микроскопии. Осадки, получаемые при электроосаждении металла на поверхность ГЭ из очень разбавленных растворов электролитов (сра(П) = 10-5 г/л), представляют отдельные кластеры размером
5-10 нм, не образующие сплошную пленку.
В случае действия облучения на тонкий образец, где возбуждение происходит по всей глубине образца, для концентраций возбужденных Н-связей справедливо уравнение [32]
Пн(г) = ПоехР(- -) (9)
т
где 1/т - скорость ухода Н-атомов из возбужденной области. Учитывая пропорциональность концентрации возбужденных Н-связей количеству электричества, затраченного на электроокисление абсорбированного палладием водорода, это уравнение можно записать как
0н(О = 00ехр(--), (10)
т
где Он(?) - количество электричества, пошедшее на ионизацию водорода, оставшегося в палладии после облучения УФ осадка палладий-водород; Оо - количество электричества, пошедшее на ионизацию водорода, абсорбированного палладием до облучения УФ осадка палладий-водород; ? -время облучения раствора УФ.
Из экспоненциальных зависимостей(см. рис. 5, 6) можно оценить время ухода как водорода с поверхности электролитических осадков палладия (1/ц = 0,02 с-1), так и водорода, поглощенного палладием (1/т1 = 0,06 с-11). Полученные нами данные согласуются с литературными [32], но для другого режима облучения.
Сравнивая скорости удаления водорода с поверхности электролитических осадков и из объема палладия при облучении раствора УФ, следует отметить очень большую скорость удаления атомов водорода из нанострукту-
рированного осадка палладия по сравнению с адсорбированными атомами водорода.
Так как скорость диффузии водорода из палладия имеет постоянную величину, то чем больше водорода растворено в палладии, тем процесс его выхода будет более длителен, тем больше потенциал анодного пика будет смещен в анодную область потенциалов. Вследствие этого ток электроокисления водорода может перекрывать анодный пик палладия (см. рис. 2), что мешает определению палладия методом инверсионной вольтамперометрии. Электроконцентрирование осадков палладия из растворов, облученных УФ, устраняет этот недостаток метода ИВ для определения палладия [16].
Выводы
1. Изучены процессы удаления водорода из наноразмерных электролитических осадков палладий-водород методом инверсионной вольтамперо-метрии.
2. С использованием уравнения Ерофеева показано, что процесс экстракции водорода из осадка палладий-водород лимитируется диффузией водорода из палладия.
3. Анализ зависимостей Qi (адсорбированный водород) и Q2 (абсорбированный водород) от времени облучения электролитических осадков УФ позволил оценить скорость удаления водорода как с поверхности электролитического осадка палладия, так и из его объема.
Список источников
1. Lewis F.A. The Palladium Hydrogen System, London ; New York : Academic Press, 1967.
2. Фелькль И., Алефельд Г. Диффузия водорода в металлах // Водород в металлах / под
ред. Г. Алефельда, И. Фелькля. М. : Мир, 1981. Т. 1. С. 379-405.
3. Вике Э., Бродовский Х. Водород в палладии и сплавах палладия // Водород в металлах
/ под ред. Г. Алефельда, И. Фелькля. М. : Мир, 1981. Т. 2. С. 91-185.
4. Bucur R.V. Effect of trapping on the solubility and diffusivity of hydrogen in palladium
(a-phase) // J. Mater. Sci. 1987. Vol. 22. Art. 3402.
5. Fukai Y. The Metal-Hydrogen System. 2nd ed. New York : Springer, 2005.
6. Lacher J.R. A Theoretical Formula for the Solubility of Hydrogen in Palladium // Proc. Roy.
Soc A. 1937. Vol. 161. P. 525-545.
7. Burch R., Lewis F.A. The Form of the Interaction between Palladium and Hydrogen //
Platinum Metals Rev. 1971. № 15. P. 21-25.
8. Salomons E. On the lattice gas description of hydrogen in palladium: a molecular dynamics
study // J. Phys.: Condens. Matter. 1990. № 2. P. 845.
9. Basile A., Gallucci F., Tosti S. Synthesis, Characterization, and Applications of Palladium
Membranes // Membrane Science and Technology. 2008. Vol. 13. P. 255-323.
10. Orondo P., Hagelstein P. Basic Physics Model for Pd-H Thermodynamics // J. Condensed Matter Nucl. Sci. 2014. № 13. P. 149-164.
11. Фрумкин А.Н., Аладжалова Н.А. К теории водородного перенапряжении на палладии // Журнал физической химии. 1944. Т. 18, № 11/12. С. 493-517.
12. Гапонцев А.В., Кондратьев В.В. Диффузия водорода в неупорядоченных металлах и сплавах // Успехи физических наук. 2003. Т. 173, № 10. С. 1107-1129. doi: 10.3367/UFNr.0173.200310c.1107
13. Андриевский Р.А. Водород в наноструктурах // Успехи физических наук. 2007. Т. 177, № 7. С. 721-735. doi: 10.3367/UFNr.0177.200707b.0721
14. Kashlev Yu.A. Three Regimes of Diffusion Migration of Hydrogen Atoms in Metals // Theoretical and Mathematical Physics. 2005. Vol. 145. P. 256-271. doi: 10.4213/tmf1900
15. Christensen O.B., Ditlevsen P.D., Jacobsen K.W., Stoltze P., Nielsen O.H., Norskov J.K. H-H interactions in Pd // Physical Review B. 1989. Vol. 40, № 3. P. 1993-1996. doi: 10.1103/physrevb.40.1993
16. Kolpakova N.A., Panova S.M., Oskina Y.A., Sabitova Z.K. Elimination of the Interfering Effect of Hydrogen on the Determination of Palladium by Stripping Voltammetry // J. Anal. Chem. 2017. Vol. 72, № 10. P. 1251-1254.
17. Чернов И.П., Черданцев Ю.П., Тюрин Ю.И. Методы исследования систем металл-водород. М. : Энергоатомиздат, 2004. 270 с.
18. Тажибаева И.Л., Бекман И.Н., Шестаков В.П., Руденко Н.В. Особенности воздействия низкоэнергетического гамма-излучения на водородопроницаемость некоторых материалов // Физико-химическая механика материалов. 1985. № 1. С. 18-23.
19. Хотянович С.И. Электроосаждение металлов платиновой группы. Вильнюс : Мокс-лас, 1976.
20. Will E.L., Knorr C.A. Электрохимическое окисление H2 на частично погруженных платиновых электродах // Electrochem. 1964. Vol 8, № 6. P. 449.
21. Мансуров Г.Н., Петрий О.А. Электрохимия тонких металлических пленок // Вестник Московского университета. 2011. № 4. С. 131-137.
22. Собкевич В.А., Антонов С.П., Степаненко В.Г. Электродные процессы при электроосаждении и растворении металлов. Киев : Наукова думка, 1978. 588 с.
23. Prognimak A.M. Mass-spectrometry investigation on the effect of metal-hydride activation of molecular hydrogen // J. Hydrog. Energy. 1995. Vol. 20. P. 449-453.
24. Elias R.J., Corso H.L., Gervasoni J.L. Fundamental aspects of the Ti-H system: Theoretical and experimental behavior // J. Hydrogen Energy. 2002. Vol. 27, № 6. P. 91-97.
25. Плесков Ю.В., Ротенберг З.А. Фотоэмиссия электронов из металлов в растворы электролитов // Успехи химии. 1972. Т. 41, № 1. С. 40-63.
26. Evteev A.V., Ievlev V.M., Kosilov A.T., Prizhimov A.S. Molecular-Dynamics Simulation of Hydrogen Diffusion in Pd // The Physics of Metals and Metallography. 2005. Vol. 100, № 2. P. 179-181.
27. Гольцов В.А., Латышев В.В., Смирнов Л.И. Диффузия и растворимость водорода в металлах и упорядочивающихся сплавах // Взаимодействие водорода с металлами / под ред. А.П. Захарова. М. : Наука, 1987. С. 105-143.
28. Городыский А.В., Иванова Н.Д., Иванов С.А. Моделирование процессов восстановления в катодной пленке // Электрохимия. 1983. Т. 19, № 9. С. 1155-1159.
29. Закарина H.A., Закумбаева Г.Д., Токтабаева Н.Ф. Адсорбция и растворение водорода монодисперсными палладиевыми катализаторами // Электрохимия. 1983. Т. 19, № 7. С. 938-940.
30. Коротеев Ю.М., Гимранова О.В., Чернов И.П. Миграция водорода в палладии: расчеты из первых принципов // Физика твердого тела. 2011. Т. 53, № 5. С. 842-846.
31. Фистуль В.И. Распад пересыщенных полупроводниковых твердых растворов. М. : Металлургия, 1977. 240 c.
32. Тюрин Ю.И., Ларионов В.В., Чернов И.П., Склярова Е.А. Особенности возбуждения системы водород (дейтерий)-металл электронным пучком // Журнал технической физики. 2011. Т. 81, № 1. С. 35-41.
Н.А. KomaKoea, M.K. &a3nymduHoea, B.H. CauKoe
33. Kolpakova N.A., Oskina Y.A., Sabitova J.K. Determination of Rh(III) by stripping voltam-metry on a graphite electrode modified with lead // Journal of Solid State Electrochemistry. 2018. Vol. 22, № 6. P. 1933-1939.
References
1. Lewis, F.A., The Palladium Hydrogen System, London, New York, Academic Press, 1967.
2. Felkl, I.; Alefeld, G. Diffusion of hydrogen in metals, in the book "Hydrogen in metals"
ed. Alefeld G. ; Felklya I., Moscow: Mir, 1981, Vol. 1, p. 379-405.
3. Vike, E.; Brodovsky, H. Hydrogen in palladium and palladium alloys, in the book "Hydrogen
in Metals", ed. Alefeld G., Felklya I., Moscow: Mir, 1981, Vol. 2, p. 91-185.
4. Bucur, R.V. Effect of trapping on the solubility and diffusivity of hydrogen in palladium
(a - phase), J. Mater. Sci., 1987, vol. 22, p. 3402.
5. Fukai, Y. The Metal-Hydrogen System, New York, Springer, second edition 2005.
6. Lacher, J.R. A Theoretical Formula for the Solubility of Hydrogen in Palladium, Proc. Roy.
Soc A., 1937, vol. 161, p. 525.
7. Burch, R; Lewis, F.A. The Form of the Interaction between Palladium and Hydrogen,
Platinum Metals Rev., 1971, no. 15, p. 21.
8. Salomons, E. On the lattice gas description of hydrogen in palladium: a molecular dynamics
study, J. Phys.: Condens. Matter, 1990, no. 2, p. 845.
9. Basile, A.; Gallucci, F.;Tosti, S. Synthesis, Characterization, and Applications of Palladium
Membranes, Membrane Science and Technology, 2008, vol. 13, p. 255.
10. Orondo, P.; Hagelstein, P. Basic Physics Model for Pd-H Thermodynamics, J. Condensed Matter Nucl. Sci., 2014, no. 13, p. 149.
11. Frumkin, A.N.; Alajalova, N.A. On the Theory of hydrogen overvoltage on palladium, Journal of Physics. Chemistry, 1944. Vol.18, No. 11/12. pp. 493-517.
12. Gapontsev, A.V.; Kondratiev, V.V. Hydrogen diffusion in disordered metals and alloys, Advances in Physical Sciences, 2003, vol. 173, no. 10. DOI: https://doi.org/10.3367/ UFNr.0173.200310c.1107.
13. Andrievsky, R.A. Hydrogen in nanostructures, Advances in Physical Sciences, 2007, vol. 177, No. 7, pp. 721-735. DOI: https://doi.org/10.3367/UFNr.0177.200707b.0721.
14. Kashlev, Yu.A. Three Regimes of Diffusion Migration of Hydrogen Atoms in Metals, Theoretical and Mathematical Physics, 2005, vol. 145, p. 1590. DOI: https://doi.org/ 10.4213/tmf1900.
15. Christensen, O.B.; Ditlevsen, P.D.; Jacobsen, K.W.; Stoltze, P.; Nielsen, O.H.; Norskov, J.K. H-H interactions in Pd, Physical Review B, 1989, vol. 40, no. 3, p. 1993-1996. DOI: 10.1103/physrevb.40.1993.
16. Kolpakova, N.A.; Panova, S.M.; Oskina, Y.A.; Sabitova, Z.K. Elimination of the Interfering Effect of Hydrogen on the Determination of Palladium by Stripping Voltammetry, J.Anal.Chem., 2017,vol. 72, no. 10,p. 1251.
17. Chernov, I.P., Cherdantsev, Yu.P., Tyurin, Yu.I. Methods of investigation of metal-hydrogen systems, M.: Energoatomizdat, 2004. p. 270
18. Tazhibaeva, I.L.; Beckman, I.N.; Shestakov, V.P.; Rudenko, N.V. Features of the effect of low-energy gamma radiation on the hydrogen permeability of some materials. Physico-chemical mechanics of materials, 1985. p. 18-23.
19. Khotyanovich, S.I. Electrodeposition of platinum group metals, Vilnius, Mokslas, 1976.
20. Will, E.L.; Knorr, C.A. Electrochem., 1964, vol.8, no. 6, p.449.
21. Mansurov, G.N.; Petri, O.A. Electrochemistry of thin metal films, Bulletin of Moscow State University, 2011, No. 4, p. 131-137.
22. Sobkevich, V.A.; Antonov, S.P.; Stepanenko, V.G. Electrode processes during electrode-position and dissolution of metals. Kiev: Naukova dumka, 1978. p. 588.
23. Prognimak, A.M. Mass-spectrometry investigation on the effect of metal-hydride activation of molecular hydrogen, J. Hydrog. Energy, 1995, vol. 20,p. 449.
24. Elias, R.J.; Corso, H.L.; Gervasoni, J.L. Fundamental aspects of the Ti-H system: Theoretical and experimental behavior, J. Hydrogen Energy, 2002, vol.27, no. 6, p. 91-97.
25. Pleskov, Yu.V.; Rotenberg, Z.A. Photoemission of electrons from metals into electrolyte solutions, Uspekhi. Chemistry, 1972, vol. 41, No. 1, p. 40-63.
26. Evteev, A.V.; Ievlev, V.M.; Kosilov, A.T.; Prizhimov, A.S. The Physics of Metals and Metallography, 2005, vol. 100, no. 2, p. 179.
27. Goltsov, V.A.; Latyshev, V.V.; Smirnov, L.I. Diffusion and solubility of hydrogen in metals and ordered alloys // Interaction of hydrogen with metals / Ed. Zakharova A.P. M.: Nauka, 1987, ch. 4, p. 105-143.
28. Gorodyskiy, A.V.; Ivanova, N.D.; Ivanov, S.A. Modeling of reduction processes in a cathode film. Electrochemistry. 1983.T. 19. No.9. p. 1155.
29. Zakumbaeva, G.D.; Toktabaeva, N.F. Adsorption and dissolution of hydrogen by monodisperse palladium catalysts. Electrochemistry. 1983. Vol. 19. No. 7, p. 938.
30. Koroteev, Yu.M.; Gimranova, O.V.; Chernov, I.P. Migration of hydrogen in palladium: calculations from the first principles. Solid State Physics, 2011, T 53, No. 5, p. 842.
31. Fistul, V.I. Decomposition of supersaturated semiconductor solid solutions, M.: Metallurgy, 1977. p. 240.
32. Tyurin, Yu.I.; Larionov, V.V.; Chernov, I.P.; Sklyarova, E.A. Features of the excitation of the hydrogen (deuterium) system-metal by electron beam, Journal of Technical Physics, 2011, vol.81, No. 1, p. 35
33. Kolpakova, N.A.; Oskina, Y.A.; Sabitova, J.K. Determination of Rh(III) by stripping voltammetry on a graphite electrode modified with lead, Journal of Solid State Electrochemistry, 2018, vol. 22, no. 6, p. 1933.
Сведения об авторах:
Колпакова Нина Александровна - доктор химических наук, профессор Томского политехнического университета (Томск, Россия). E-mail: [email protected] Фазлутдинова Жамиля Корганбековна - кандидат химических наук, преподаватель Торайгырова университета (Павлодар, Казахстан). E-mail: [email protected] Сачков Виктор Иванович - доктор химических наук, заведующий лабораторией Сибирского физико-технического института при Томском государственном университете (Томск, Россия). E-mail: [email protected]
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Information about the authors:
Kolpakova Nina A. - Doctor of Chemical Sciences, Professor, Tomsk Polytechnic University (Tomsk, Russia). E-mail: [email protected]
Fazlutdinova Zhamilya K. - Candidate of Chemical Sciences, Teacher, Toraigyrov University (Pavlodar, Kazakhstan). E-mail: [email protected]
Sachkov Viktor I. - Doctor of Chemical Sciences, Head of Laboratory, Siberian Institute of Physics and Technology at Tomsk State University (Tomsk, Russia). E-mail: [email protected]
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 21.06.2023; принята к публикации 15.12.2023 The article was submitted 21.06.2023; accepted for publication 15.12.2023
