Электролиз и фотоэлектролиз водных растворов хлоридов s-элементов с использованием металлических и композиционных оксидных электродов / научный руководитель Е. А. Стрельцов

Abstract

Объектом исследования являлись электроды на основе платины, графита и пленок диоксида титана, модифицированных RuO2 и оксохлоридом висмута BiOCl в водных растворах хлоридов s-металлов, а также процессы электрохимического выделения на них молекулярного хлора. Цель работы заключалась в изучении закономерностей процесса анодного окисления (фотоокисления) хлорид-ионов в концентрированных водных растворах хлоридов металлов IA (LiCl, NaCl, KCl, CsCl) и IIA группы (MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2). В концентрированных (3-4 моль/дм3) растворах хлоридов s-металлов при постоянной концентрации хлорид-ионов в растворе наблюдается снижение анодной плотности тока выделения молекулярного хлора с ростом кристаллографического радиуса катиона в рядах Li+->Cs+ и Mg2+-> Ba2+. Одновременно происходит уменьшение тафелевского наклона (коэффициента b в уравнении Тафеля) и рост токов обмена (на порядок) для реакции Cl2 + 2e <-> 2Cl–. Влияние природы катиона на скорость и механизм процесса проявляется не только на Pt, но и на таких промышленно используемых анодах, как графит, ОРТА и связано формированием в двойнослойной области ионных ассоциатов типа {[Me(H2O)nz+].m[Cl–]}z–m (Меz+ – катион s-металла). Взаимодействия в ионных парах контролируются процессами гидратации катионов, которые в свою очередь зависят от катионных радиусов. На Pt-аноде ионная ассоциация и изменение структурообразования воды регулирует скорость образованию оксидных дофазовых и фазовых слоев (PtOx), а также процесс анодного растворения платины с участием хлоридных комплексов. В результате исследований показано, что пленочные мезопористые TiO2-фотоаноды, а также гетероструктуры TiO2/BiOCl перспективны для фотоэлектрохимического получения активного хлора в водных растворах широкого спектра практического использования (обеззараживание бытовых и сточных вод, дезинфекция помещений и оборудования и др.).