сотрудник с 01.01.2022 по 01.01.2026
В статье представлено комплексное исследование каталитических и коррозионных свойств титановых электродов с активным электрокаталитическим покрытием на основе смешанных оксидов палладия, рутения и иридия (системы Pd-Ru-Ir-Ti). Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения эффективности и селективности анодов, используемых в процессах получения хлора и гипохлорита натрия, путём оптимизации состава их покрытия. Образцы с различным соотношением оксидов металлов платиновой группы были исследованы комплексом физико-химических методов: электрохимической импедансной спектроскопией (ЭИС) и температурно-кинетическим методом. Для обработки данных электрохимической импедансной спектроскопии использовали эквивалентную схему замещения с двумя параллельными ветвями, позволяющую количественно оценить вклад окислительного и адсорбционного механизмов катализа через соотношение Rs1/Rs2. На основе полученных результатов рассчитаны эффективные энергии активации процесса анодного окисления хлорид-ионов. Методом k-средних в двумерном пространстве признаков «энергия активации - отношение Rs1/Rs2» проведена классификация экспериментальных данных с последующей визуализацией кластеров с помощью диаграммы Вороного в системе автоматизированного вычисления Matlab. Это позволило выявить четыре статистически значимые группы образцов, различающихся преобладающим механизмом катализа. Показано, что добавление оксида палладия в состав покрытия снижает эффективную энергию активации процесса до 6-9 кДж/моль и усиливает роль адсорбционного механизма. Напротив, преобладание оксида рутения способствует реализации окислительного катализа, характеризующегося более высокой энергией активации (23-25 кДж/моль). Установленные корреляции между составом, механизмом катализа и энергией активации открывают возможности для целенаправленного дизайна высокоэффективных и селективных анодных материалов.
СПЕКТРОСКОПИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА, ОКСИД РУТЕНИЯ, ОКСИД ИРИДИЯ, ОКСИД ПАЛЛАДИЯ, ТЕМПЕРАТУРНО-КИНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, ЭЛЕКТРОДЫ ИЗ СМЕШАННЫХ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ, НЕРАСТВОРИМЫЕ АНОДЫ
1. M.J.R. Santos, M.C. Medeiros, T.M.B.F. Oliveira, C.C.O. Morais, S.E. Mazzetto, C.A. Martínez-Huitle, S.S.L. Castro, Electrochim. Acta, 212, 95-101 (2016). DOI:https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.06.170.
2. Y. Takasu, W. Sugimoto, Y. Nishiki, S. Nakamatsu, J. Appl. Electrochem., 40, 10, 1789-1795 (2010). DOI:https://doi.org/10.1007/s10800-010-0155-1.
3. Л.М. Якименко, Г.А. Серышев, Электрохимический синтез неорганических соединений. Химия, Москва, 1984. 158 с.
4. L. Du, Y. Wang, S. Dai, J. Pei, S. Qin, C. Hu, J. Hazard. Mater., 185, 2, 1596-1599 (2011). DOI:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.09.040.
5. Л.А. Кульский (ред.), Применение электрохимических процессов и аппаратов для обеззараживания воды. Промышленность. Обзор. информ., УкрНИИНТИ, Киев, 1985. 41 с.
6. W. Zhang, E. Ghali, G. Houlachi, Hydrometallurgy, 169, 456-467 (2017). DOI:https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.03.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.02.014; EDN: https://elibrary.ru/YXHMCV
7. G. Zhang, X. Huang, J. Ma, F. Wu, T. Zhou, Sustainability, 13, 1, Article 126 (2021). DOI:https://doi.org/10.3390/su13010126. EDN: https://elibrary.ru/AIIDZQ
8. Пат. РФ № 2 379 380 C2 (2009). Р.К. Карлсон, М.С. Моутс, К.Л. Харди.
9. Л.И. Кришталик, Д.В. Кокоулина, Р.Г. Эренбург, В сб. Кинетика и механизм анодных реакций на окисных электродах. Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР, Москва, 1981. С. 20.
10. Е.А. Новиков, В.И. Эбериль, А.Ф. Мазанко, Электрохимия, 36, 8, 976-981 (2000). / Аналог на англ.: E.A. Novikov, V.I. Éberil', A.F. Mazanko, Russ. J. Electrochem., 36, 8, 849-854 (2000).
11. J. Aromaa, I. Lehtiniemi, O. Forsén, В сб. Proceedings of the 8th European Metallurgical Conference (EMC) (Düsseldorf, Germany, June 28 - July 1, 2015). GDMB Verlag, Clausthal-Zellerfeld, 2015. P. 509-522.
12. B. Bawab, S.M. Thalluri, J. Rodriguez-Pereira, H. Sopha, R. Zazpe, J.M. Macak, Electrochim. Acta, 429, Article 141044 (2022). DOI:https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141044. EDN: https://elibrary.ru/XPFBYO
13. M.M. Ibrahim, A. Mezni, M. Alsawat, T. Kumeria, M.R. Das, S. Alzahly, A. Aldalbahi, K. Gornicka, J. Ryl, M.A. Amin, T. Altalhi, ChemElectroChem, 8, 19, 3628-3641 (2021). DOI:https://doi.org/10.1002/celc.202100796.
14. D. Rosestolato, Publ. IUSS, 9, 1, 190-190 (2015).
15. E.V. Korbova, M.S. Lipkin, E.A. Vilbitskaya, В сб. 2023 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM) (Сочи, Россия, 15-19 мая 2023). IEEE, 2023. P. 197-201. DOI:https://doi.org/10.1109/ICIEAM57311.2023.10139234.
16. В сб. Современные способы получения сплавов титана, легированных кислородом. МетизМСК, Москва, [Б.г.]. URL: https://metizmsk.ru/blog/covremennye-sposoby-polucheniya-splavov-titana-legirovannyh-kislorodom (дата обращения: 26.09.2025)
