Vol. 53 (2017), Issue 3, p. 55-63

DOI: 10.5281/zenodo.1053531

Электрокаталитические процессы на PbO2-электродах при высоких анодных потенциалах

Шмычкова О.Б., Кныш В.А., Лукьяненко Т.В., Амаделли Р., Величенко А.Б.

Abstract

УДК 544.653.2

 

Определение электрокаталитической активности и селективности электродов по отношению к целевому процессу представляет интерес как в теоретическом плане для развития теории электрокатализа, так и в прикладном для создания эффективных электрокатализаторов, которые могут быть использованы в системах электрохимической очистки сточных вод от токсичных органических веществ. Цель работы – выявление взаимосвязи между химическим и фазовым составом материалов на основе диоксида свинца, их физико-химическими свойствами и электрокаталитической активностью. Основные методы исследования: квазистационарная поляризация и импедансная спектроскопия; фотоколориметрия, флуоресцентная и спектрофотометрия в ультрафиолетовой и видимой областях, атомно-абсорбционная спектроскопия, высокоэффективная жидкостная хроматография (анализ состава растворов). Показано, что модифицирование диоксида свинца ионными добавками приводит к значительным изменениям электрокаталитической активности системы по отношению к реакции выделения кислорода и реакциям электрохимического окисления органических веществ. Установлено, что в области низких поляризаций реакция выделения кислорода лимитируется стадией электрохимической десорбции (переноса второго электрона), а ее перенапряжение на модифицированных PbO2-электродах увеличивается в ряду, совпадающем с зависимостью, в которой повышается количество прочносвязанных с поверхностью электрода кислородсодержащих частиц. Выявлено, что скорость окисления органических веществ на исследуемых анодных материалах пропорциональна количеству кислородсодержащих радикалов, образующихся на электроде при окислении воды.

 

Ключевые слова: диоксид свинца, метансульфонатный электролит, выделение кислорода, генерирование озона, окисление органических веществ.

 

 

The determination of the electrocatalytic activity and selectivity of electrodes with respect to the target process is considered to be of interest both, in the theoretical aspect, for the development of electrocatalysis theory and in application for efficient electrocatalysts, which can be used in electrochemical systems for wastewater treatment. The purpose of the given work was to identify the relationship between the chemical and phase composition of materials based on lead dioxide, their physical-chemical properties and electrocatalytic activity. The major research methods were: quasi-stationary polarization and impedance spectroscopy; photocolorimetry, fluorescent and spectrophotometry in the UV and visible regions, atomic absorption spectroscopy, high performance liquid chromatography (analysis of the solutions). It was shown that the modification of lead dioxide by ionic additives results in significant changes in the electrocatalytic activity of the system in respect to the oxygen evolution reaction and electrochemical oxidation reactions of organic compounds. It was found that at low polarizations the oxygen evolution reaction is limited by the electro-chemical desorption step (the second electron transfer) and its overpotential at PbO2-modified electrodes increases in the order that coincides with the dependence, in which the number of oxygen-containing particles is strongly bounded with the electrode surface. It was found that the rate of organic substances oxidation on the anode materials involved is directly proportional to the amount of oxygen-containing radicals formed on the electrode during the water oxidation.

 

Keywords: lead dioxide, methanesulfonate electrolyte, oxygen evolution, ozone generation, oxidation of organic compounds.

 

 

Download full-text PDF. 468 downloads

Web-Design Web-Development SEO - eJoom Software. All rights reserved.