Стационарная редокс-сорбция растворенного в воде кислорода на зернистых слоях медь-ионообменных нанокомпозитов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследован процесс редокс-сорбции кислорода, растворенного в воде, на катодно поляризованных зернистых слоях медь-ионообменных нанокомпозитов в зависимости от скорости потока воды и значения поляризующего тока. Отмечено, что первоначально количество поглощенного кислорода превышает количество протекшего электричества. Со временем химическая активность нанокомпозита уменьшается, и кислород продолжает сорбироваться и далее восстанавливаться главным образом за счет токовой составляющей процесса. Сделан вывод, что одновременное повышение скорости потока воды и силы предельно допустимого тока оказывает благоприятное воздействие на скорость поглощения кислорода. Поддержание постоянства режима подачи воды и соответствующей силы тока обеспечивает стационарное течение диффузионных, химических и электрохимических стадий. Установлено, что последовательные стадии внешнедиффузионного переноса кислорода к поверхности зерен нанокомпозита, внутридиффузионного переноса кислорода по порам зерен и химического окисления наночастиц меди до оксидов, характерные для конечных источников, компенсированы стадиями электровосстановления кислорода из поверхностных адсорбированных комплексов и регенерации продуктов окисления в наночастицы металлической меди. Нанокомпозит является непрерывным источником свежевосстановленных частиц металла и способствует выходу процесса редокс-сорбции кислорода в стационарный режим. В отличие от неполяризуемого зернистого слоя концентрация кислорода остается на низком постоянном уровне в условиях предельно допустимого наложенного электрического тока.

Об авторах

Т. А. Кравченко

ФГБОУ ВО “Воронежский государственный университет”

Автор, ответственный за переписку.
Email: krav280937@yandex.ru
Россия, Воронеж

О. А. Козадеров

ФГБОУ ВО “Воронежский государственный университет”

Email: krav280937@yandex.ru
Россия, Воронеж

Д. Д. Вахнин

ФГБОУ ВО “Воронежский государственный университет”

Email: krav280937@yandex.ru
Россия, Воронеж

И. А. Головин

ФГБОУ ВО “Воронежский государственный университет”

Email: krav280937@yandex.ru
Россия, Воронеж

А. Э. Мартынов

ФГБОУ ВО “Воронежский государственный университет”

Email: krav280937@yandex.ru
Россия, Воронеж

Список литературы

  1. Багоцкий В.С. Основы электрохимии. М.: Химия, 1988. 400 с. [Bagotsky V.S. Fundamentals of Electrochemistry M.: Chemistry, 1988. 400 р.]
  2. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия. М.: Химия, Колос, 2006. 672 с. [Damaskin B.B., Petri O.A., Cirlina G.A. Electrochemistry M.: Chemistry, Kolos, 2006. 672 р.]
  3. Vukmirovic M.B., Vasiljevic N., Dimitrov N. et al. // J. Electrochemical Society. 2003. Vol. 150. Р. 10.
  4. Lu Y., Xu H., Wang J. et al. // J. Electrochimica Acta. 2009. V. 54. Р. 3972.
  5. Богдановская В.А., Тарасевич М.Р., Кузнецова Л.Н. и др. // Электрохимия. 2010. Т. 46. № 8. С. 985. [Bogdanovskaya V.A., Tarasevich M.R., Kuznetsova L.N. et al. // Electrochemistry. 2010. Vol. 46. № 8. P. 985.]
  6. Yang Y., Zhou Y. // J. Electroanalytical Chemistry. 1995. V. 397. P. 271.
  7. Яштулов Н.А., Ревина А.А. // Кинетика и катализ. 2013. Т. 54. № 3. С. 336. [Yashtulov N.A., Revina A.A. // Kinetics and catalysis. 2013. V. 54. № 3. P. 336.]
  8. Nie Y., Li L., Wei Z. // J. Chemical Society Rewiews. 2013. № 3. P. 1.
  9. Курысь Я.И., Додон Е.С., Уставицкая Е.А. и др. // Электрохимия. 2012. Т. 48. № 11. С. 1161–1168. [Kurys Ya.I., Dodon E.S., Ustavitskaya E.A. et al. // Electrochemistry. 2012. Vol. 48. № 11. P. 1161.]
  10. Гуревич С.А., Ильющенков Д.С., Явсин Д.А. и др. // Там же. 2017. Т. 53. № 6. С. 642. [Gurevich S.A., Ilyushenkov D.S., Yavsin D.A. et al. // Electrochemistry. 2017. Vol. 53. № 6. P. 642.]
  11. Chen X., Zhu H., Zhao J. et al. // Angewandte Chemie Int. Ed. 2008. № 47. P. 5353.
  12. Yang W., Li J., Lan J. et al. // Int. J. of Hydrogen Energy XXX. 2018. P. 1.
  13. Wang N., Lu B., Li L. et al. // ACS Catalysis. 2018. № 8. P. 6827.
  14. Qin Y., Ou Z., Xu C. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2021. P. 1.
  15. Liu Q., Peng Y., Li Q. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. V. 12. P. 17641.
  16. Peera S., Kwon H., Lee T. et al. // Ionics. 2020. V. 26. P. 1563.
  17. Li Y., Nishidate K. // Int. J. of Hydrogen Energy. 2024. V. 51. P. 1471.
  18. Singh H., Zhuang S., Ingis B. et al. // Carbon. 2019. V. 151. P. 160.
  19. Yang Y., Qi W., Niu J. et al. // Int. J. of Hydrogen Energy XXX. 2020. V. 45. P. 15465.
  20. Zhu Y., Han C., Chen Z. // Int. J. of Hydrogen Energy. 2024. V. 60. P. 1359.
  21. Кузьмин А.В., Шаинян Б.А. // Успехи Химии. 2023. Т. 92. № 6. С. 1. [Kuzmin A.V., Shainyan B.A. // Russian Chemical Reviews. 2023. V. 92. № 6. P. 1.]
  22. Han C., Chen Z. // Applied Surface Science. 2020. V. 511. P. 1.
  23. Liang Z., Liu C., Chen M. et al. // New J. of Chemistry. 2019. V. 43. P. 19308.
  24. Ghandehari M.H., Andersen. T.N., Eyring H. // Corrosion Science. 1976. V. 16. P. 123.
  25. Крейзер И.В., Маршаков И.К., Тутукина М.Н., Зарцын И.Д. // Защита металлов. 2004. Т. 40. № 1. С. 28. [Kreizer I.V., Marshakov I.K., Tutukina M.N., Zartsyn I.D. // Protection of metals. 2004. V. 40. № 1. P. 28.]
  26. Маршаков И.К., Волкова Л.Е., Тутукина М.Н. и др. // Вестник ВГУ. 2005. № 2. С. 43. [Marshakov I.K., Volkova L.E., Tutukina M.N. et al. // Bulletin of the VSU. 2005. № 2. P. 43.]
  27. Nakajima Y., Abdul Latif M., Nagata T. et al. // J. Phys. Сhemistry. 2023. V. 18. № 24. P. 3570.
  28. Истомин С.Я., Лысков Н.В., Мазо Г.Н. и др. // Успехи Химии. 2021. Т. 90. № 6. С. 644. [Istomin S.Y., Lyskov N.V., Mazo G.N. et al. // Russian Chemical Reviews. 2021. V. 90. № 6. P. 644.]
  29. Кравченко Т.А., Золотухина Е.В., Чайка М.Ю., Ярославцев А.Б. // Электрохимия нанокомпозитов металл–ионообменник. М.: Наука, 2013. 365 с. [Kravchenko T.A., Zolotukhina E.V., Chaika M.Yu., Yaroslavtsev A.B. // Electrochemistry of Nanocomposites Metal–Ion Exchanger. M.: Science. 2013. 365 р.]
  30. Muraviev D.N., Ruiz P., Munoz M. et al. // Reactive & Functional Polymers. 2011. № 71. P. 916.
  31. Горшков В.С., Захаров П.Н., Полянский Л.Н. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2014. Т. 14. № 4. С. 601. [Gorshkov V.S., Zakharov P.N., Polyansky L.N. et al. // Sorption and Chromatographic Processes. 2014. Vol. 14. № 4. P. 601.]
  32. Du C., Gao X., Chen W. // Chinese J. of Catalysis. 2016. № 37. P. 1049.
  33. Hussain S., Erikson H., Kongi N. et al. // J. Electrochemical Society. 2017. № 164. P. 1014.
  34. Богдановская В.А., Тарасевич М.Р. // Электрохимия. 2011. Т. 47. № 4. С. 404. [Bogdanovskaya V.A., Tarasevich M.R. // Electrochemistry. 2011. V. 47. № 4. P. 404.]
  35. Shao M. // Catalysts. 2015. № 5. P. 2115.
  36. Lu Y., Thia L., Fisher A. et al. // Science China Materials. 2017. № 60. P. 1109.
  37. Strbac S., Srejic I., Rakocevic Z. // J. Electroanalytical Chemistry. 2017. № 789. P. 76.
  38. Гутерман А.В., Пахомова Е.Б. Гутерман Е.В. и др. // Неорганические материалы. 2009. Т. 45. № 7. С. 829. [Guterman A.V., Pakhomova E.B. Guterman E.V. et al. // Inorganic Materials. 2009. V. 45. № 7. P. 829.]
  39. Меньщиков В.С., Беленов С.В., Новомлинский И.Н. и др. // Электрохимия. 2021. Т. 57. № 6. C. 331. [Menshchikov V.S., Belenov S.V., Novomlinsky I.N. et al. // Electrochemistry. 2021. V. 57. № 6. P. 331.]
  40. Selvaraju T., Ramaraj R. // PRAMANA – Indian Academy of Sciences. 2005. V. 65. № 4. P. 713.
  41. Lebedeva V.I., Gryaznov V.I., Petrova I.V. et al. // Kinetics and catalysis. 2006. V. 47. № 6. P. 867.
  42. Barau A., Budarin V., Luque R. et al. // Catal Lett. 2008. № 124. P. 204.
  43. Волков В.В., Кравченко Т.А., Ролдугин В.И. // Российские Нанотехнологии. 2013. Т. 82. № 5. С. 465. [Volkov V.V., Kravchenko T.A., Roldugin V.I. // Russian Nanotechnologies. 2013. Vol. 82. № 5. P. 465.]
  44. Слепцова О.В., Соцкая Н.В., Кравченко Т.А. // Журн. физ. химии. 1997. Т. 71. № 10. С. 1899. [Sleptsova O.V., Sotskaya N.V., Kravchenko T.A. // J. Phys.Сhemistry. 1997. V. 71. № 10. P. 1899.]
  45. Кравченко Т.А., Соцкая Н.В., Слепцова О.В. // Там же. 2000. Т. 74. № 6. С. 1111. [Kravchenko T.A., Sotskaya N.V., Sleptsova O.V. // Ibid. 2000. V. 74. № 6. P. 1111.]
  46. Полянский Л.Н. // Сорбционные и хроматографические Процессы. 2014. Т. 14. № 5. С. 813. [Polyansky L.N. // Sorption and Сhromatographic Рrocesses. 2014. V. 14. № 5. P. 813.]
  47. Полянский Л.Н., Горшков В.С., Вахнин Д.Д. и др. // Российские нанотехнологии. 2015. Т. 10. № 7–8. С. 46. [Polyansky L.N., Gorshkov V.S., Vakhnin D.D. et al. // Russian Nanotechnologies. 2015. V. 10. № 7–8. P. 558.]
  48. Хорольская С.В., Полянский Л.Н., Кравченко Т.А. и др. // Журн. физ. химии. 2014. Т. 88. № 6. С. 1002. [Khorolskaya S.V., Polyansky L.N., Kravchenko T.A. et al. // J. Phys. Сhemistry. 2014. V. 88. № 6. P. 1000.]
  49. Полянский Л.Н., Коржов Е.Н., Вахнин Д.Д и др. // Журн. физ. химии. 2016. Т. 90. № 8. С. 1267. [Polyansky L.N., Korzhov E.N., Vakhnin D.D. et al. // J. Phys. Сhemistry. 2016. V. 90. № 8. P. 675.]
  50. Полянский Л.Н., Коржов Е.Н., Вахнин Д.Д. и др. // Журн. физ. химии. 2016. Т. 90. № 9. С. 1414. [Polyansky L.N., Korzhov E.N., Vakhnin D.D. et al. // J. Phys. Сhem. 2016. V. 90. № 9. P. 1889.]
  51. Вахнин Д.Д., Придорогина В.Е., Полянский Л.Н. и др. // Журн. физ. химии. 2018. Т. 92. № 1. С. 155. [Vakhnin D.D., Pridorogina V.E., Polyansky L.N. et al. // J. Phys. Сhem. 2018. V. 92. № 1. P. 172.]
  52. Вахнин Д.Д., Полянский Л.Н., Кравченко Т.А. и др. // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 5. С. 749. [Vakhnin D.D., Polyansky L.N., Kravchenko T.A. et al. // J. Phys. Сhem. 2019. Vol. 93. № 5. Р. 793.]
  53. Кравченко Т.А., Конев Д.В., Вахнин Д.Д. и др. // Российские Нанотехнологии. 2019. Т. 14. № 11–12. С. 15. [Kravchenko T.A., Konev D.V., Vakhnin D.D. et al. // Russian Nanotechnologies. 2019. V. 14. № 11–12. P. 15.]
  54. Кравченко Т.А., Вахнин Д.Д., Придорогина В.Е. и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2020. Т. 20. № 4. С. 539. [Kravchenko T.A., Vakhnin D.D., Pridorogina V.E. et al. // Sorption and Chromatographic Processes. 2020. V. 20. № 4. Р. 539.]
  55. Кравченко Т.А., Шевцова Е.А., Крысанов В.А. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 21. № 5. С. 630. [Kravchenko T.A., Shevtsova E.A., Krysanov V.A. // Sorption and Chromatographic Processes. 2021. V. 21. № 5. P. 630.]
  56. Вахнин Д.Д., Фертикова Т.Е. Полянский Л.Н. и др. // Российские нанотехнологии. 2022. Т. 17. № 6. С. 799. [Vakhnin D.D., Fertikova T.E., Polyansky L.N. et al. // Russian Nanotechnologies. 2022. V. 17. № 6. P. 766.]
  57. Кравченко Т.А., Крысанов В.А., Головин И.А. // Электрохимия. 2023. Т. 59. № 3. С. 134. [Kravchenko T.A., Krysanov V.A., Golovin I.A. // Electrochemistry. 2023. V. 59. № 3. P. 1729.]
  58. Кравченко Т.А., Фертикова Т.Е., Головин И.А. и др. // Журн. физ. химии. 2023. Т. 97. № 12. С. 1729. [Kravchenko T.A., Fertikova T.E., Golovin I.A. et al. // J. Physics Chemistry. 2023. V. 97. № 12. P. 2768.]
  59. Кравченко Т.А., Полянский Л.Н., Калиничев А.И., Конев Д.В. // Нанокомпозиты металл-ионообменник. М.: Наука, 2009. 391 с. [Kravchenko T.A., Polyansky L.N., Kalinichev A.I., Konev D.V. // Metal–Ion Exchanger Nanocomposites. M.: Science, 2009. 391 р.]
  60. Чайка М.Ю., Кравченко Т.А., Полянский Л.Н. и др. // Электрохимия. 2008. Т. 44. № 11. С. 1337. [Chaika M.Y., Kravchenko T.A., Polyansky L.N. et al. // Electrochemistry. 2008. V. 44. № 11. P. 857.]
  61. Полянский Л.Н., Горшков В.С., Кравченко Т.А. // Журн. физ. химии. 2012. Т. 86. № 1. С. 121. [Polyansky L.N., Gorshkov V.S., Kravchenko T.A. // J. Phys. Сhem. 2012. V. 86. № 1. P. 114.]
  62. Сергеева О.В., Рахманов C.K. Введение в нанохимию: пособие для студентов хим. фак. Минск. 2009. 178 с. [Sergeeva O.V., Rakhmanov S.K. Introduction to nanochemistry: The schoolbook for students. Minsk. 2009. 178 р.]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».