Особенности электрохимического получения нанопокрытий и нанопорошков металлов, оксидов и нитридов методом электролиза ацетонитрила при высоких напряженностях электрического поля

Abstract

С использованием органического растворителя (ацетонитрила) методом активации в электрохимической ячейке при высоких напряженностях электрического поля (порядка 400–2000 В/см) при различных режимах неравновесного процесса на электродах (катодах и анодах) в системах Cd−Ni, Cu−Cu и Si−Si получены нанопокрытия и (или) нанопорошки CdO, Cd₃N₂, Cu, Cu₂O, α-C₃N₄, α-Si₃N₄ и β-Si₃N₄. Для объяснения механизмов катодных и анодных реакций с участием в качестве электролита муравьиной кислоты HCOOH применены представления Христиансена и Крамерса, относящиеся к классической кинетической теории Семенова–Хиншельвуда, а также проведенные авторами ранее экспериментальные исследования соответствующих превращений органических веществ и радикалов с помощью методов масс-спектрометрии и вторичной ионно-ионной эмиссии. Установлено, что в некоторых случаях параллельно с реакциями электролиза на соответствующих электродах могут также протекать вторичные реакции — по механизму гетерогенного катализа.

З використанням органiчного розчинника (ацетонiтрилу) методом активацiї в електрохiмiчнiй комiрцi при високих напруженостях електричного поля (400–2000 В/см) за рiзних режимiв нерiвноважного процесу на електродах (катодах та анодах) в системах Cd−Ni, Cu−Cu i Si−Si отримано нанопокриття та (або) нанопорошки CdO, Cd₃N₂, Cu, Cu₂O, α-C₃N₄, α-Si₃N₄ i β-Si₃N₄. При обговореннi механiзмiв катодних та анодних реакцiй за участю мурашиної кислоти HCOOH як електролiту в роботi використано концепцiю Христиансена i Крамерса, що вiдноситься до класичної кiнетичної теорiї Семенова–Хiншельвуда, а також отриманi авторами ранiше експериментальнi дослiдження вiдповiдних перетворень органiчних речовин та радикалiв за допомогою методiв мас-спектрометрiї та вторинної iонно-iонної емiсiї. Встановлено, що в деяких випадках паралельно з реакцiями електролiзу на вiдповiдних електродах можуть також вiдбуватися вториннi реакцiї — за механiзмом гетерогенного каталiзу.

CdO, Cd₃N₂, Cu, Cu₂O, α-C₃N₄, α-Si₃N₄, and β-Si₃N₄ nanocoatings and (or) nanopowders have been obtained using the organic solvent (acetonitrile) as an electrolyte in the activated non- equilibrium electrochemical system with the use of Cd−Ni, Cu−Cu, and Si−Si as correspondi- ng cathode–anode pairs at the high electric field voltages (400–2000 V). At the discussion of the mechanisms of cathodic and anodic reactions with the participation of HCOOH formic acid as an electrolyte, the Christiansen–Kramers conception of the Semenov–Hinshelwood classic kinetic theory and the results of previous investigations for the appropriate organic systems have been used, the latter being fulfilled by the authors in similar organic media using the methods of mass- spectroscopy and secondary ion-ion emission. It has been established that, in some cases in parallel to the electrolysis reactions, the secondary reactions run on the corresponding electrodes, the latter taking place according to the mechanism of heterogeneous catalysis.