Anodowe właściwości niklu w metanolowych roztworach LiClO4

• Autorzy: Gruszka, M. , Kowalski, K. , Janas, A. , Banaś, J.

Warianty tytułu

EN

Anodic properties of nickel in LiClO4-CH3OH solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy badano mechanizm anodowego roztwarzania niklu w bezwodnych metanolowych roztworach nadchloranu litu. Wykorzystano elektrochemiczne metody badania powierzchni oraz metody mikroskopowe i spektroskopowe do identyfikacji produktów powstałych w wyniku elektrokatalitycznych reakcji powierzchni metalicznej z udziałem cząsteczek metanolu. W niskich nadnapięciach anodowych roztwarzanie niklu prowadzi do pasywacji metalu z wytworzeniem warstwy alkoksylowej, która całkowicie blokuje powierzchnię elektrody. Reakcja przebiega z wytworzeniem zaadsorbowanego kompleksu [NiOCH3]ad i [Ni(OCH3)2]ad. Przeprowadzone badania morfologii powierzchni dowodzą, że powstała warstwa nie jest warstwą tlenkową, gdyż po analizie wyników SEM i XPS stwierdzono obecność węgla w połączeniach C-O i C-H, co może świadczyć o udziale grup metoksylowych w budowie pseudopasywnej warstwy na powierzchni elektrody. Warstwa powierzchniowa traci stabilność po osiągnięciu potencjału repasywacji Er i nikiel ulega elektrochemicznemu trawieniu z wytworzeniem drugiej warstwy (wtórna pasywacja) zawierającej produkty korozji niklu wytrącone z przesyconego roztworu. Zaproponowano mechanizm roztwarzania niklu w bezwodnych metanolowych roztworach LiClO4.

EN

The paper presents the mechanism of anodic dissolution of nickel in anhydrous methanol solution of lithium perchlorate. Anodic oxidation of nickel surface in methanol solutions leads to several electrocatalytic reactions with the formation of surface compounds being the products of metal and alcohol oxidation. The dissolution of nickel proceeds with the creation of a Ni(II) surface intermediate. At low anodic potential the methoxy-nickel film [Ni-OCH3]ad and [Ni-(OCH3)2]ad forms. The film shows barrier properties (Fig. 10÷13). XPS and SEM methods confirm participation of C-O and C-H bonds in the formation of surface layer (Fig. 16÷18). Oxidation of this layer at high potentials leads to activation of the nickel surface with the formation of soluble Ni(OCH3)4 compound. The second passive region appears in the solution with high ionic strength because precipitation of nickel methylate from oversaturated solution (Fig. 2). The mechanism of electrochemical reactions in the system Ni-CH3OH-LiClO4 is presented.

Słowa kluczowe

PL

nikiel; metanol; roztwarzanie anodowe

EN

nickel; methanol; anodic dissolution

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 1
• Strony: 30-36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gruszka, M.

autor

Kowalski, K.

autor

Janas, A.

autor

Banaś, J.

• Wdział Odlewnictwa, AGH,

Bibliografia

• [1] Banaś J., Mazurkiewicz B., Solarski W., Banaś K.: Passivation of iron and nickel in concentrated solutions of formic and acetic acids. Materials Science Forum 185÷188 (1995) 871÷876.
• [2] Banaś J., Lelek-Borkowska U., Starowicz M.: Electrochemical behaviour of p-Si in methanol solutions of chlorides. Journal of Solid State Electrochemistry 8 (6) (2004) 422÷429.
• [3] Banaś J.: Passivity of metals in anhydrous solutions of oxy-acids. Materials Science Forum 185÷188 (1995) 845÷852.
• [4] Banaś J., Stypuła B., Banaś K., Światowska-Mrowiecka J., Starowicz M., Lelek-Borkowska U.: Corrosion and passivity of metals in methanol solutions of electrolytes. Journal of Solid State Electrochemistry13 (11) (2009) 1669÷1679.
• [5] Światowska-Mrowiecka J., Banaś K.: Anodic behaviour of zinc in methanol solutions of lithium perchlorate. Electrochimica Acta 50 (9) (2005) 1829÷1840.
• [6] Lelek-Borkowska U., Banas J.: Anodic dissolution of silicon monocrystals in anhydrous organic solutions of chlorides. Electrochimica Acta 47 (7) (2002) 1121÷1128.
• [7] Hu Y. H., Ruckenstein E.: The characterization of highly effective NiO/MgO solid-solution catalyst in the CO2 reforming of CH4. Catalysis Letters 43 (1-2) (1997) 71÷77.
• [8] Wang Y., Zhu J., Yang X., Lu L., Wang X.: Preparation of NiO nanoparticles and their catalytic activity in the thermal decomposition of ammonium perchlorate. Thermochimica Acta 437 (1-2) (2005) 106÷109.
• [9] Ruckenstein E., Hu Y.: Methane partial oxidation over NiO/MgO solid solution catalyst. Applied Catalysis A: General183 (1) (1999) 85÷92.
• [10] Turova Nataliya Ya., Terevskaya Evgenia P., Kessler Vadim G., Yanovskaya Maria I.: The chemistry of metal alkoxides. Kluver Academic Publishers, Boston/Dortrecht/London (2002).
• [11] Vogel A. I.: Preparatyka organiczna. WNT, Warszawa (1984).
• [12] Wagner C. D., Moulder J. F., Davis L. E., Riggs W. M.: Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy. Perkin-Elmer Corp (1978).
• [13] Barr T. L.: Recent advances in X-ray photoelectron spectroscopy studies of oxides. The Journal of Vacuum Science and Technology A 9 (3) (1991) 1793÷1805.
• [14] Barr T. L.: An ESCA study of the termination of the passivation of elemental metals. The Journal of Physical Chemistry 82 (16) (1978) 1801÷1810.
• [15] Beguin F., Rashkov I., Manolova N., Benoit R., Erre R., Depleux S.: Fullerene core star-like polymers-1. Preparation from fullerenes and monoazidopolymers. European Polymer Journal 34 (7) (1998) 905÷915.
• [16] Hamwi A., Latouche C., Dupuis J., Benoit R., Marchand V.: Perfluorofullerenes: Characterization and structural aspects. Journal of Physics and Chemistry of Solids 57 (6-8) (1996) 991÷998.
• [17] Hollinger G., Marest G., Jaffrezic H., Tousset J., Moncoffre N.: Temperature influence during nitrogen implantation into steel. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B: Beam Interactions with Materials and Atoms 7-8 (1985) 177÷183.
• [18] Singamsetty C. S. K., Pittman C. U., Booth G. L., Guo-Ren He, Gardner S. D.: Surface characterization of carbon fibers using angle-resolved XPS and ISS. Carbon 33 (5) (1995) 587÷595.
• [19] Meean B. J., Hewitt J. A., Brown N. M. D.: X-ray induced beam damage observed during X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) studies of palladium electrode ink materials. Surface and Interface Analysis 18 (1992) 187÷198.
• [20] Mancia F., Fierro G., Ingo G. M.: XPS Iinvestigation on the corrosion behaviour of 13Cr-martensitic stainless steel in CO2-H2S-Cl environments. Corrosion 45 (1989) 814÷823.
• [21] Campbell D. S., Leary H. J., Slattery J. S., Sargent R. J.: IBM General Technology Division. Essex Junction, VT 05452, 328÷329.
• [22] Demiau G., Azoulay L., Jegou P., Chevallier G. L., Palacin S.: Carbon-tometal bonds: Electrochemical reduction of 2-butenenitrile. Surface Science 600 (3) (2006) 975÷984.
• [23] Atrens A., Lim A. S.: ESCA studies of nitrogen-containing stainless steels. Applied Physics A Solids and Surfaces 51 (5) (1990) 411÷418.
• [24] Clark D. T., Thomas H. R.: Applications of ESCA to polymer chemistry. X. Core and valence energy levels of a series of polyacrylates. Journal of Polymer Science:Polymer Chemistry Edition 14 (7) (2003) 1671÷1700.
• [25] Grimal J. M., Marcus P.: The anodic dissolution and passivation of Ni-Cr-Fe alloys studied by ESCA. Corrosion Science 33 (5) (1992) 805÷814.
• [26] Cook M. G., McIntyre N. S.: X-ray photoelectron studies on some oxides and hydroxides of cobalt, nickel and cooper. Analytical Chemistry 47 (13) (19750 2208÷2213.
• [27] McIntyre N. S., Zetaruk D. G.: X-ray photoelectron spectroscopic studies of iron oxides. Analytical Chemistry 49 (11) (1977) 1521÷1529.
• [28] Clark D. T., Thomas H. R.: Applications of ESCA to polymer chemistry. XVII. Systematic investigation of the core levels of simple homopolymers. Journal of Polymer Science: Polymer Chemistry Edition 16 (4) (1978) 791÷820.
• [29] Sakong S., Grob A.: Density functional theory study of the partial oxidation of methanol on cooper surfaces. Journal of Catalysis 231 (2) (2005) 420÷429.
• [30] Talar-Westenholtz, Banaś K., Lelek-Borkpowska U., Kowalski K., Banaś J.: Anodowe właściwości tytanu w roztworach CH3OH–LiClO4. Inżynieria Materiałowa 178 (6) (2010) 1422÷1428.
• [31] Banaś K, Banaś J: Anodowe właściwości niklu w metanolowych roztworach elektrolitów. Ochrona przed Korozją 49 (11s/A) (2006) 28÷32.