Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Химические науки
Физическая химия

Диссертационная работа:

Ларина Наталья Владимировна. Моделирование процессов зарождения и роста тонкодисперсных фаз при осаждении металлов на индифферентных электродах : Дис. ... канд. хим. наук : 02.00.04 Тюмень, 2005 192 с. РГБ ОД, 61:05-2/538

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

#

*

ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Механизм электроосаждения металлов 9

  1. Монослойное осаждение 10

  2. Образование центров кристаллизации 14

  3. Многослойное осаждение 16

  4. Особенности электроосаждения металлов из комплексных электролитов 19

1.2. Электроосаждение сплавов 21

  1. Кинетические закономерности совместного электроосаждения металлов 22

  2. Влияние состава электролита и условий электролиза

на состав сплава 25

  1. Размерные эффекты в электрохимических системах 3 О

  2. Возможности метода инверсионной вольтамперометрии 33

  3. Закономерности электрохимического образования и поведения бинарных систем на твердых электродах 3 5

  4. Моделирование процессов электроосаждения 41

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

  1. Приготовление растворов 47

  2. Исследования начальных стадий электроосаждения металлов и сплавов 49

  1. Метод инверсионной вольтамперометрии 51

  2. Потенциостатические измерения 52

  3. Гальваностатические исследования 52

2.2.4. Микрофотографические исследования 53

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕТАЛЛОВ В ТОНКОДИСПЕРСНЫХ БИНАРНЫХ СИСТЕМАХ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ

  1. Системы Ag-Cu и Cu-Ag 54

  2. Системы Ag-Bi и Bi-Ag 61

  3. Системы Ag-Co и Co-Ag 67

  4. Системы Zn-Ni и Ni-Zn 74

  5. Системы Zn-Co и Co-Zn 83 Выводы 89

ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ОСАДКОВ НА НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЯХ ОСАЖДЕНИЯ

  1. Морфология поверхности осадков Ag и Си 90

  2. Морфология поверхности осадков Ag и Bi 94 Выводы 101

ГЛАВА 5. ПОТЕНЦИОСТАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ

ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ОСАДКОВ ПРИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИИ МЕТАЛЛОВ

  1. Обоснование к построению модели 102

  2. Образование и рост тонко дисперсных осадков при электроосаждении металлов 106

  3. Экспериментальные потенциостатические кривые осаждения металлов 111

  4. Модельная обработка результатов эксперимента 120

5.5. Потенциостатические кривые совместного осаждения металлов 131
Выводы 133

4 ГЛАВА 6. ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА ОБРАЗОВАНИЯ И РОСТА ОСАДКОВ

ПРИ ГАЛЬВАНОСТАТИЧЕСКОМ ОСАЖДЕНИИ МЕТАЛЛОВ

6.1. Кинетика образования и роста тонкодисперсного осадка

при постоянном токе 134

  1. Диффузионный рост тонкодисперсного осадка при постоянном токе 141

  2. Формирование тонкодисперсных осадков серебра на

СУ электроде 146

6.4. Формирование тонкодисперсных осадков висмута на

СУ электроде 150

6.5. Образование и рост тонкодисперсных осадков меди на

СУ электроде в гальваностатических условиях 155

6.6. Образование и рост дисперсных осадков цинка

в гальваностатических условиях 163

Выводы 168

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 169

ЛИТЕРАТУРА

Введение к работе:

Актуальность работы.

Электроосаждение металлов является одним из эффективных методов получения покрытий с заданными свойствами.

В электрохимических процессах реализуются размерные эффекты
различной природы. Наиболее выражены данные эффекты для нано- и
ультрадисперсных частиц [1-3]. В последние годы возрос интерес к размерным
эффектам, поскольку процессы, протекающие в таких системах, лежат в основе
технологий получения тонких, беспористых токонесущих, магнитных и
защитных слоев.
v% Процесс формирования ультрадисперсных частиц начинается с

образования зародышей металлов, после чего начинается рост новой фазы.

Изучение механизма образования зародышей новой фазы имеет большое теоретическое и прикладное значение, так как именно на начальных стадиях закладываются многие свойства гальванических покрытий и нанодисперсных материалов.

В настоящее время имеется тенденция вытеснения индивидуальных металлов их сплавами, имеющими более широкий спектр свойств.

Электрохимическое выделение двух и более элементов, сопряжено не
только с взаимодействием каждого компонента образующейся системы, но и с
^ возможными их взаимодействиями друг с другом при построении общей

кристаллической решетки с образованием твердых растворов, интерметаллических (и.м.с.) и химических (х.с.) соединений, о чем свидетельствуют исследования в области гальванических сплавов.

Сложность обусловлена тем, что даже для простых случаев, когда на
катоде разряжаются ионы одного вида, механизм восстановления ионов не
выявлен до конца. Тем более трудно выяснить механизм разряда при совместном
^, восстановлении нескольких ионов различного вида.

Поскольку структура и физико-химические свойства покрытий в значительной степени определяются особенностями начальных стадий электрокристаллизации, т.е. образованием кристаллических зародышей и их последующим ростом вплоть до формирования сплошного осадка, возникает необходимость более детального исследования данных процессов и их моделирование.

Цели работы:

разработать модель формирования тонкодисперсных осадков металлов в потенциостатических условиях;

исследовать механизм образования и роста осадков в гальваностатических условиях;

изучить взаимодействия элементов в тонкодисперсных бинарных системах.

Научная новизна.

На основании изучения закономерностей образования и роста тонкодисперсных металлических осадков на поверхности индифферентного электрода и их морфологии дано описание потенциостатической модели формирования тонкодисперсного осадка. Дан расчет размеров и числа зародышей, найдено соответствие с микроскопическими наблюдениями.

Впервые предложена гальваностатическая модель образования и роста тонкодисперсного осадка на поверхности электрода. Показано, что определяющим фактором является соотношение между значениями поверхностной энергии осадка, подложки и межфазной поверхностной энергии на границе ультрадисперсная среда/подложка. Показано, что при гальваностатическом осаждении металлов на индифферентную подложку E-t кривые характеризуются минимумом на начальном участке.

7 Приведены расчеты размеров и числа зародышей в точке минимума на

E-t кривой, дана оценка поверхностной энергии зародышей Bi и Ag.

На основании изучения закономерностей роста тонкодисперсных осадков металлов в условиях инверсионной вольтамперометрии и метода I-t кривых показано, что формирование «островковых» пленок происходит по механизму сплошных пленок. В этих условиях подвижность атомов металла на поверхности электрода достаточна для образования равновесных фаз в виде «островков».

Методом инверсионной вольтамперометрии исследовано формирование тонкодисперсных осадков Ag-Cu, Ag-Bi, Ag-Co, Zn-Ni, Zn-Co.

Практическая значимость.

Полученные в работе результаты вносят определенный вклад в изучение кинетики и механизма образования и роста ультрадисперсных осадков при электроосаждении металлов и сплавов и дают возможность целенаправленного получения покрытий с заданными свойствами.

Выражения для расчета размеров и числа зародышей могут найти применение в практике электроосаждения металлов.

Результаты работы дают также возможность планировать аналитический эксперимент при совместном осаждении металлов на твердых электродах.

На защиту выносятся:

  1. Потенциостатическая модель формирования тонкодисперсных осадков металлов и их соединений на поверхности индифферентного электрода. Результаты расчета размеров и числа зародышей.

  2. Гальваностатическая модель образования и роста тонко дисперсных осадков металлов на поверхности индифферентного электрода.

  3. Способы расчета радиуса зародышей и их числа из гальваностатических кривых.

4. Рассмотрение закономерностей взаимодействия в системах, исходя из

инверсионных вольтамперных измерений.

  1. Уравнения гальваностатических кривых для диффузионных процессов осаждения металлов в виде тонкодисперсной фазы.

  2. Анализ влияния поверхностного натяжения на рост изолированных зародышей в гальваностатических условиях.

Подобные работы
Кудашов Алексей Геннадьевич
Структура и свойства азот- и металл-содержащих углеродных нанотруб, полученных химическим осаждением из газовой фазы
Дорофеева Тамара Ивановна
Моделирование начальных стадий формирования барьерного слоя на границе электрод-раствор при высоковольтном импульсном воздействии
Лымарь Андрей Анатольевич
Квантовохимическое моделирование процессов формообразования оксигидратов циркония
Психа Борис Львович
Кинетическое моделирование процессов цепного окисления углеводородов в жидкой фазе
Емелина Татьяна Борисовна
Квантовохимическое моделирование электрокаталитических процессов на оксидированных поверхностях металлов платиновой группы
Романова Екатерина Юрьевна
Математическое моделирование структуры и процессов взаимодействия электромагнитного излучения с некоторыми типами мезо- и нанообъектов
Елюхина Инна Владимировна
Математическое моделирование и параметрическая идентификация процессов физико-химической гидродинамики в высокотемпературной вискозиметрии
Поваров Владимир Глебович
Экспериментальное и теоретическое моделирование неравновесных мультиреакционных химических процессов
Мешалкин Дмитрий Вадимович
Прогнозирование основных характеристик плазмохимических реакторов на основе математического моделирования физико-химических процессов в условиях смешанной конвекции
Сердюков Сергей Иванович
Математическое моделирование и расширенная термодинамика процессов тепло- и массопереноса

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net