THE SYNTHESIS AND ELECTROCATALYTIC ACTIVITY OF PbO2-POLYELECTROLYTE AND PbO2-SURFACTANT COMPOSITE COATINGS

Autor: Tatiana Luk'yanenko, O. Shmychkova, Natalia I. Krivonosova, Alexander B. Velichenko, Carolina V. Yanova
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Journal of Chemistry and Technologies; Vol 27, No 1 (2019): Journal of Chemistry and Technologies; 91-100
ISSN: 2306-871X
2663-2942
2663-2934
DOI: 10.15421/08192701
Popis: The regularities of deposition of PbO2-polyelectrolyte and PbO2-surfactant composite coatings have been investigated. On CV several characteristic areas can be distinguished: at the anode region of CV at potentials higher than 1.4 V, an anode current is growing exponentially due to the simultaneous reactions of Pb(II) oxidation and oxygen evolution. At the cathodic branch of CV, a current maximum is observed at potentials of 1.0–1.2 V, corresponding to the reaction of the reduction of lead dioxide. When polyaminoguanidine hydrochloride is present in the electrolyte, the electrodeposition of lead dioxide is inhibited. In the presence of anionic polymer additive Nafion® in the electrolyte, one can see an increase in the peak of cathodic reduction of lead dioxide, which indicates an increase in the formation rate of PbO2. The addition to the deposition electrolyte of anionic surfactants leads to a slight inhibition of the process of deposition of PbO2. As one can see from the experimental data, the adsorption of anionic surfactants is satisfactorily described by the Langmuir isotherm. Values of the limiting adsorption and the adsorption equilibrium constant were calculated. According to the results obtained, anionic surfactants, cationic polyelectrolyte polyaminoguanidine hydrochloride and anionic polyelectrolyte Nafion® can be used as additives to the electrolyte during lead dioxide deposition. It has been established, that they included into the growing deposit, forming composite coatings with different composition and various electrocatalytic activity in oxygen evolution reaction. The content of organic compound in the oxide can vary from 2 to 16 w.%, forming a composite coating surfactant–oxide and polyelectrolyte–oxide. The oxygen evolution overpotential decreases in the line C4F9SO3K> C12H25O4SNa> C16H29O6SNa. It should be noted that the adsorption energy on PbO2 increases in the same line.
Досліджено закономірності електроосадження композиційних покриттів PbO2-поліелектроліт і PbO2-поверхнево-активна речовина. На циклічній вольтамперограмі можна виділити кілька характерних областей: на анодній гілці за потенціалів вище 1,4 В струм зростає експоненціально через одночасний перебіг реакцій окиснення Pb(II) та виділення кисню. На катодній гілці вольтамперограми спостерігається максимум струму за потенціалів 1,0-1,2 В, відповідно до реакції відновлення плюмбум(IV) оксиду. За наявності гідрохлориду поліаміногуанідіну в розчині, електроосадження плюмбум(IV) оксиду інгібується, тоді як наявність аніонної полімерної добавки Nafion® приводить до збільшення піку катодного відновлення плюмбум(IV) оксиду, що вказує на збільшення швидкості утворення PbO2. Додавання в електроліт аніонних поверхнево-активних речовин приводить до незначного пригнічення процесу осадження PbO2. Як видно з експериментальних даних, адсорбція аніонних ПАР задовільно описується ізотермою Ленгмюра. Були розраховані значення граничної адсорбції та константи адсорбційної рівноваги. Згідно з отриманими результатами, аніонні поверхнево-активні речовини, катіонний поліелектроліт поліаміногуанідін гідрохлорид і аніонний поліелектроліт Nafion® можуть використовуватися в якості добавок до електроліту осадження плюмбум(IV) оксиду. Встановлено, що вони включаються в оксид, утворюючи композиційні покриття з різним складом і електрокаталітичною активністю в реакції виділення кисню. Вміст органічної сполуки в оксиді може варіюватися від 2 до 16 мас.%, утворюючи композиційне покриття ПАР-оксид і поліелектроліт-оксид. Перенапруга виділення кисню зменшується в ряду C4F9SO3K> C12H25O4SNa> C16H29O6SNa. Слід зазначити, що енергія адсорбційної взаємодії з PbO2 збільшується в тому ж ряду.
Исследованы закономерности электроосаждения композиционных покрытий PbO2-полиэлектролит и PbO2-поверхностно-активное вещество. На циклической вольтамперограмме можно выделить несколько характерных областей: на анодной ветви при потенциалах выше 1,4 В ток растет экспоненциально из-за одновременных реакций окисления Pb(II) и выделения кислорода. На катодной ветви вольтамперограммы наблюдается максимум тока при потенциалах 1,0–1,2 В, соответствующий реакции восстановления диоксида свинца. При наличии гидрохлорида полиаминогуанидина в растворе, электроосаждение диоксида свинца ингибируется, тогда как наличие анионной полимерной добавки Nafion® приводит к увеличению пика катодного восстановления диоксида свинца, что указывает на увеличение скорости образования PbO2. Добавление в электролит анионных поверхностно-активных веществ приводит к незначительному ингибированию процесса осаждения PbO2. Как видно из экспериментальных данных, адсорбция анионных ПАВ удовлетворительно описывается изотермой Ленгмюра. Были рассчитаны значения предельной адсорбции и константы адсорбционного равновесия. Согласно полученным результатам, анионные поверхностно-активные вещества, катионный полиэлектролит полиаминогуанидин гидрохлорид и анионный полиэлектролит Nafion® могут использоваться в качестве добавок к электролиту осаждения диоксида свинца. Установлено, что они включаются в растущий осадок, образуя композиционные покрытия с различным составом и электрокаталитической активностью в реакции выделения кислорода. Содержание органического соединения в оксиде может варьироваться от 2 до 16 мас.%, образуя композиционное покрытие ПАВ-оксид и полиэлектролит-оксид. Перенапряжение выделения кислорода уменьшается в ряду C4F9SO3K> C12H25O4SNa> C16H29O6SNa. Следует отметить, что энергия адсорбционного взаимодействия с PbO2 увеличивается в том же ряду.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: