Електроосадження оловяного каталізатору для електровідновлення СО₂

Аксьонова О. В., Забалуєв А. С., Лінючева О. В., Підвашецький Г. Ю., Ущаповський Д. Ю. Електроосадження оловяного каталізатору для електровідновлення СО₂ / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 90

Наразі гостро стоїть проблема викидів великої кількості СО₂ в атмосферу через активне споживання і виробництво енергії людством. Перспективним шляхом вирішення цієї проблем є електрохімічне перетворення діоксиду вуглецю до інших карбон-вмісних сполук, а саме – мурашиної кислоти або її солей форміатів (FA). Перевагами електроредукції CO₂ до FA є: порівняно низькі витрати електроенергії; рідкий стан продукту; висока селективність ряду недорогих каталітичних матеріалів. Для даного процесу було обрано олово через високу селективність та низьку токсичності.

Одним із найбільш перспективних способів отримання каталітичних матеріалів  на основі олова є пряме електроосадження.

В даній роботі було досліджено вплив тривалості електроосадження каталітичного шару на вихід за струмом процесу електровідновлення CO₂ до FA. Електроосадження олов’яних каталізаторів здійснювали з сульфатного електроліту, що додатково містив, г/дм³: ОП-10 – 1-2, желатин – 2-4. Тривалість електроосадження 2 та 4 год. Зразки – прямокутна мідна фольга марки М0 площею 3,5 см². Електросинтез форміату натрію здійснювали в мембранній триелектродній комірці у потенціостатичному режимі, у 0,1 М NaHCO₃ рН 6,8, швидкість барботування СО₂ 5 мл/хв. Кількість отриманого форміату натрію визначали перманганатометричним титруванням. Отримані дані наведено в таблиці.

Таблиця 1 – Вихід за струмом форміату натрію на різних каталізаторах

Загалом, як видно з таблиці, найбільший вихід за струмом форміату натрію був досягнутий при використанні катода, тривалість електроосад-ження каталітичного шару якого складало дві год. Це пов’язано з тим, що ефективність перетворення СО₂ та вихід за струмом на пряму залежать від питомої площі каталітичної поверхні. При тривалості осадження 2 год формується шорстка поверхня, з кристалами пірамідальної форми, яка має нанорозмірні (<100нм) гребінці. При подальшому осадженні олова розмір кристалів зростає, а їх поверхня згладжується, що призводить до зменшення питомої площі поверхні і, як наслідок – каталітичної активності.