ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы, связанной с выяснением механизма формирования электрохимических границ раздела твердых металлов и сплавов с растворами электролитов. В рамках общей проблемы в настоящем проекте ставится конкретная задача: с помощью комплекса экспериментальных методов и развиваемых теоретических подходов на примере ряда модельных систем, представляющих собой твердые электроды из бинарных сплавов, поверхность которых обновляется механическим срезом in situ (без разрыва цепи поляризации), исследовать особенности кинетики и механизма процессов поверхностной сегрегации (преимущественного выхода отдельных компонентов сплавов в поверхностный слой), которые реализуются на границе этих электродов с растворами на основе апротонных растворителей. Переход от границ с водными растворами к границам с растворами на основе апротонных растворителей имеет, на наш взгляд, принципиальное значение, поскольку позволяет существенно расширить интервалы потенциалов, в которых можно будет наблюдать эффекты поверхностной сегрегации, не осложненные фарадеевскими реакциями. Кроме того, мы считаем, что в этих условиях вполне вероятно ожидать реализации новых эффектов, связанных с формированием равновесных границ электродов из сплавов с растворами электролитов.

The goal of this project is directed to the solution of fundamental problem connected with the elucidation of mechanism that controls the formation of electrochemical interfaces of metals and alloys with electrolyte solutions. In a frame of the general problem, the following concrete problem is considered: to study specific features of kinetics and mechanism of the surface segregation processes (the preferred concentration of separate components of alloys in the surface layer) that are realized at the interface of alloys with electrolyte solutions based on aprotic solvents. Using several solid metal electrodes prepared of binary alloys the surface of which is mechanically in situ renewed (without opening the polarization circuit) as an example model systems, the complex of experimental and theoretical investigations are carried out. Transfer from the interfaces of metals with aqueous solutions to those with aprotic ones is of a principal significance because allows us to substantially widen the potential range in which one can observe the surface segregation time effects not complicated by faradaic reactions. Besides, under these conditions, it is quite possible to expect the realization of new effects connected with the formation of equilibrium interfaces of alloy electrodes with electrolyte solutions.

Мы полагаем, что на основе выполненного исследования будут получены принципиально новые данные о кинетике и механизме процессов поверхностной сегрегации, которые реализуются на границе электродов из сплавов с растворами электролитов. Переход от исследования эффектов поверхностной сегрегации на границе сплавов с водными растворами к границе с растворами на основе апротонных растворителей позволит существенно расширить область потенциалов, в которой реализуются эти процессы.

Для успешного выполнения заявленного проекта авторский коллектив располагает весьма значительным научным заделом. С помощью методики механического обновления поверхности электродов из твердых сплавов непосредственно в растворе электролита (без разрыва цепи поляризации), методики прецизионных измерений транзиентов тока и составляющих электрохимического импеданса, а также с привлечением ряда физических методов исследования электродной поверхности, в последние годы нами получен принципиально важный материал по особенностям строения заряженных межфазных границ на электродах из ряда бинарных и тройных сплавов в водных растворах поверхностно неактивных электролитов. На основе анализа экспериментальных результатов в рамках разработанных моделей нам удалось предложить и обосновать оригинальные механизмы обогащения поверхности электродов из сплавов разного фазового состава (сплавы эвтектического типа, твердые растворы) атомами поверхностно-активного компонента.

Проведен анализ литературных данных по исследованиям электрохимических характеристик ряда металлов в растворах на основе апротонных растворителей. По результатам анализа сделан вывод о том, что в качестве наиболее перспективных систем сплав-растворитель следует рассматривать бинарные сплавы Sn-Pb, Sn-Cd, Ag-Sn, Ag-Bi и такие растворители как ацетонитрил, диметилформамид, гамма-бутиролактон. Получены данные по строению двойного электрического слоя на отдельных металлах (Ag, Sn, Pb) в растворах поверхностно-неактивного электролита в ацетонитриле. Впервые были зафиксированы эффекты изменения емкости двойного электрического слоя от времени, которые наблюдаются после механического обновления электродов из сплава Sn-Pb в растворах на основе ацетонитрила. Эти изменения свидетельствуют о процессах обогащения поверхности атомами свинца (поверхностно-активного компонента данного сплава), протекающих с аномально высокими для твердофазных процессов скоростями. Предложены методы анализа емкостных кривых, позволившие выполнить оценочные расчеты степени заполнения поверхности сплава Sn-Pb атомами свинца в каждый момент времени после обновления, т.е. количественно связать наблюдаемые временные эффекты с изменением поверхностного состава данного сплава. Экспериментальные данные, полученные на обновляемых электродах из сплава Sn-Pb в растворах на основе ацетонитрила, сопоставлены с результатами аналогичных измерений в водных растворах поверхностно неактивных электролитов.