Электрокаталитические свойства катализаторов, нанесенных на углеродные нанотрубки, для кислородных электродов химических источников тока

Abstract

Получены нанокомпозитные электрокаталитические материалы на основе многостенных углеродных нанотрубок с металлами (платиной, никелем, свинцом), оксидами (марганца, молибдена, хрома, кобальта, ниобия) и сульфидом кадмия. Обнаружена корреляция каталитической активности электродов с величиной коэффициента «а» в уравнении Тафеля для реакции выделения кислорода. Выдвинуто предположение о том, что адсорбция реагента и перенос электронов локализуются и протекают параллельно на катализаторе и носителе, а частицы реагента диффундируют через границу раздела фаз катализатора и носителя. Высказана возможность прогнозирования и оценки каталитических свойств материалов для кислородных электродов источников тока.

Nanocomposite electrocatalytic materials on the basis of multiwall carbon nanotubes with metals (Pt, Ni, Pb), oxides (manganese, molybdenum, chromium, cobalt, niobium) and cadmium sulphide are gained. Correlation catalytic activity of electrodes from magnitude of the coefficient «a» in the equation for Tafel reaction of oxygen evolution is detected. It is assumed that adsorption of a reagent and carrying over electrons are localized and proceed in parallel on the catalyst and the carrying agent, and reagent particles diffuse through a catalyst and carrying agent phase boundary. The leading-out is drawn that for carbon nanotubes, with a low adsorption energy of oxygen, it is necessary to apply the catalyst with a high adsorption energy of molecular oxygen, and consequently with great value of an overstrain in allocation reaction to it of molecular oxygen.

Отримані нанокомпозитні електрокаталітичні матеріали на основі багатошарових вуглецевих нанотрубок з металами (платиною, нікелем, свинцем), оксидами (марганцю, молібдену, хрому, кобальту, ніобію) і сульфідом кадмію. Виявлено кореляцію каталітичної активності електродів з величиною коефіцієнта «а» у рівнянні Тафеля для реакції виділення кисню. Висунуто припущення про те, що адсорбція реагенту й перенос електронів локалізуються та протікають паралельно на каталізаторі й носії, а частинки реагенту дифундують через межу поділу фаз каталізатора та носія. Зроблено висновок, що для вуглецевих нанотрубок з низькою енергією адсорбції кисню, варто застосовувати каталізатор з високою енергією адсорбції молекулярного кисню, а отже з більшим значенням перенапруги в реакції виділення на ньому молекулярного кисню.