апрель 2019

Електроосадження оловяного каталізатору для електровідновлення СО2


Аксьонова Ольга Володимирівна Аксьонова О. В. , Забалуєв А. С. , Лінючева О. В. , Підвашецький Г. Ю. , Ущаповський Дмитро Юрійович Ущаповський Д. Ю.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

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

Електрод Е, В і, А/дм2 Вс, %
Поліроване олово −1,8 0,58 8,55
Тривалість осадження 2 год −1,8 0,82 12,64
Тривалість осадження  4 год −1,8 0,47 10,15

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.