Електрохімічна поведінка та електроосадження наноструктурованого родію з низьких температур
Світлана Кочетова
Інститут загальної та неорганічної хімії імені Вернадського, пр. Палладіна, 32/34, м. Київ, 03142 Україна
Анастасія Савчук
Інститут загальної та неорганічної хімії імені Вернадського, пр. Палладіна, 32/34, Київ, 03142 Україна
Дмитро Шахнін
Інститут загальної та неорганічної хімії імені Вернадського, пр. Палладіна, 32/34, Київ, 03142 Україна
Віктор Малишев
Інститут загальної та неорганічної хімії імені Вернадського, пр. Палладіна, 32/34, м. Київ, 03142 Україна
Анотація
Досліджено електрохімічну поведінку родію при низькотемпературних розплавах карбамід-хлориду та ацетамід-хлориду. Було встановлено, що під час анодного розчинення родію в хлоридних розплавах, що містять карбамід та ацетамід, утворюються змішані комплекси [Rh (NH3) 4Cl2] + квазіоктаедричної симетрії D4h. Досліджено склад та структуру зароджуваних комплексних іонів. Під час електрохімічного відновлення комплексів [Rh (NH3) 4Cl2] + був здійснений синтез наночастинок Rh, а також нанопокриттів Fe, Cu та Mo.
Передумови
Наночастинки та матеріали на їх основі мають унікальні електричні, хімічні, магнітні, оптичні, каталітичні та інші властивості. Ось чому таким дослідженням приділяється значна увага [Бичкова [1], Гусєв та Ремпель [2], Білоглазкіна та ін. [3]]. У зв'язку з широким спектром застосувань нанокомпозитів у сучасних технологіях та матеріалознавстві розробляються методи їх синтезу [Оленін та Лісічкін [4]]. Велике значення у вирішенні цієї проблеми мають методи електрохімічного відновлення комплексів металів у низькотемпературних розплавах. Розробка методів синтезу наночастинок металів у низькотемпературних іонно-органічних розплавах із застосуванням складних сполук сприяє створенню нових технологій їх отримання.
Ця робота присвячена електрохімічному синтезу складних сполук, що містять родій, в іонно-органічних розплавах на основі сечовини та ацетаміду, ретельному дослідженню їх властивостей та структури за допомогою спектроскопічних методів та реалізації катодного осадження наноструктурованих покриттів родію на різні металеві підкладки.
Методи
Для визначення електрохімічних властивостей розплавів розчинників та вивчення електрохімічної поведінки резусу в розплавах, що містять карбамід та ацетамід, був обраний метод циклічної вольтамперометрії з використанням потенціостату ПІ-50-1.1. В якості анода була використана досліджувана металева пластина, а допоміжним електродом був платиновий стрижень. В якості електрода порівняння використовували напівклітину Ag/Ag +. Дослідження проводили в інтервалі температур 80–130 ° С в умовах аргону.
Для визначення стану іонів металів у розплавах після електрохімічного розчинення, а також для визначення структури та складу комплексів, що утворюються з компонентами розплаву, використовувались наступні спектроскопічні методи: електронна абсорбційна спектроскопія (EAS) під час електролізу (з Specord UV/VIS), інфрачервона спектроскопія швидко затверділих після електролізних розплавів (із Specord M-80) та газова хроматографія (з LCM-80).
Отриманий склад металевого осаду визначали методом рентгенофазового аналізу (з апаратом ДРОН-3), а структуру осаду методами просвічувальної електронної мікроскопії (з JEOL-100) та скануючої електронної мікроскопії (з REM-101).
Результати і обговорення
Анодне розчинення родію проводили в окремому розплаві сечовини та в евтектичному розплаві сечовини-NH4Cl (16,8 мовляв.%) (Т = 130 ° С). В окремій розплавленій сечовині розчинення металу ускладнюється пасивацією, і через слабку електропровідність розплаву збільшення катодного та анодного струмів погано виражається. Додавання NH4Cl до сечовини збільшує електропровідність розплаву, що веде до поляризаційних кривих, що чітко відображають всі процеси електродів. У розплаві карбамід-хлориду спочатку електрохімічне розчинення родію відбувається без обмежень; однак вже під час другого циклу відбувається пасивація анода, що проявляється появою плеча на анодній частині циклічної вольтамперограми (рис. 1, а). Втрати маси родієвого анода у розчині сечовини-хлориду зростають порівняно з окремою сечовиною, а інтенсивність забарвлення розплаву зростає і досягає глибокого жовто-коричневого кольору. Електрохімічне розчинення родію супроводжується утворенням іонів Rh (III).