Способ определения истинной поверхности электролитических осадков платины, осажденных на углеродсодержащий электрод, методом инверсионной вольтамперометрии

Изобретение относится к электрохимии, а именно к исследованию и анализу материалов путем определения электрохимических параметров при вольтамперометрических измерениях, и может быть использовано при оценке поверхности электродов, модифицированных платиной, а также поверхности высокоразвитых микро- и нанопористых катализаторов с осадками этого металла. Способ определения истинной поверхности электролитических осадков платины, осажденных на углеродсодержащий электрод, методом инверсионной вольтамперометрии заключается в том, что проводят электроокисление ионов ртути (II) с концентрацией 10 мг/дм3 на поверхность углеродсодержащего электрода в постояннотоковом режиме из растворов 1 М HCl при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 В/с. Затем регистрируют ток пика электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Id, наблюдаемый при потенциале +0,1 В х.с.э., и определяют поверхность углеродсодержащего электрода без осадка платины S0. Вносят добавки ионов платины (IV) в диапазоне концентраций от 0,03 до 0,15 мг/дм3, проводят электроокисление ионов платины (IV) в присутствии 10 мг/дм3 ионов ртути (II) при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 В/с. Регистрируют значения площади под пиками электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной Q2, наблюдаемых в диапазоне потенциалов от +0,3 до +0,6 В. Строят график зависимости площади под пиком электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Q1 от концентрации ионов платины (IV). Методом экстраполяции графика находят предельное значение Q0 и определяют истинную поверхность электролитических осадков платины по определенной формуле, а поверхность углеродсодержащего электрода без осадка платины определяют из предложенного выражения. Технический результат изобретения заключается в определении истинной поверхности осадков платины при различной степени заполнения ими поверхности углеродсодержащего электрода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к электрохимии, а именно к исследованию и анализу материалов путем определения электрохимических параметров при вольтамперометрических измерениях, и может быть использовано при оценке поверхности электродов, модифицированных платиной, а также поверхности высокоразвитых микро- и нанопористых катализаторов с осадками этого металла.

Известен способ определения истинной поверхности Au-, Pd-, Pt-, Rh-электродов по пикам электроокисления адсорбированного кислорода методом циклической вольтамперометрии или хронопотенциометрии [Трассата С., Петрий О.А. // Электрохимия. 1993. Т. 29. №4. - С. 557]. Регистрацию анодных вольт-амперных кривых проводят в 1 н. растворе H2SO4 в потенциодинамическом режиме в интервале изменения потенциала Е от +0,5 до +1,6 В при различных скоростях изменения потенциала W от 0,01 до 0,50 В/с. Строят зависимости тока I от времени t, интегрируют полученные значения и определяют заряд QO, соответствующий монослойной адсорбции кислорода при данном заполнении поверхности электрода. Кислород адсорбируется в области непосредственно перед его выделением моноатомным слоем в количестве, относящемся к количеству атомов металла на поверхности электрода как 1:1. Истинную поверхность электродов определяют по формуле:

S=QO/QSO,

где QO - заряд, соответствующий монослойной адсорбции кислорода при данном заполнении поверхности электрода, Кл;

QSO - заряд, соответствующий насыщенному заполнению поверхности атомами адсорбированного кислорода, Кл/см2.

Воспроизводимость этого способа падает по мере роста сродства металла к кислороду. На практике такой способ используют, в основном, для электродов из золота.

Известен способ определения истинной поверхности Pt-, Rh-, Ir- и Ni-электродов по пикам электроокисления адсорбированного водорода методом анодной вольтамперометрии или хронопотенциометрии [Gilman S. // J. Phys. Chem. 1967. V 67. P. 78; J. Electroanalyt. Chem. 1964. V. 7. P. 382], выбранный в качестве прототипа. Регистрацию анодных вольт-амперных кривых проводят в 4 н. растворе H2SO4 в потенциодинамическом режиме в интервале изменения потенциала Е от -0,65 до +0,55 В при различных скоростях изменения потенциала W от 0,1 до 0,3 В/с. Строят зависимости тока I от времени t, интегрируют полученные значения и определяют заряд QH, соответствующий монослойной адсорбции водорода при данном заполнении поверхности электрода. На одном атоме металла Pt-, Rh-, Ir- и Ni адсорбируется один атом водорода. Истинную поверхность электрода определяют по формуле:

где QSH - заряд на единицу площади, зависящий от концентрации атомов на поверхности.

Для поликристаллической платины поверхностная концентрация атомов равна 1,31⋅1015 см-2, что соответствует заряду QSH=0,21 Кл/см2. Ожидаемая ошибка определения истинной поверхности составляет до 10%.

Определение конечной точки адсорбции монослоя водорода этим способом сложно, так как иногда происходит перекрывание областей адсорбции кислорода и водорода. Кроме того, высота и положение вольт-амперных пиков зависят от природы электролита вследствие возможной соадсорбции ионов.

Техническая проблема, решаемая с помощью предлагаемого изобретения, заключается в создании способа определения истинной поверхности электролитических осадков платины, осажденных на углеродсодержащий электрод, методом инверсионной вольтамперометрии, который позволяет определить истинную поверхность осадков платины при различной степени заполнения ими поверхности углеродсодержащего электрода.

Предложенный способ определения истинной поверхности электролитических осадков платины, осажденных на углеродсодержащий электрод, методом инверсионной вольтамперометрии заключается в том, что проводят электроокисление ионов ртути (II) с концентрацией 10 мг/дм3 на поверхность углеродсодержащего электрода в постояннотоковом режиме из растворов 1 М HCl при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 В/с. Затем регистрируют ток пика электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Id, наблюдаемый при потенциале +0,1 В х.с.э., и определяют поверхность углеродсодержащего электрода без осадка платины S0. Вносят добавки ионов платины (IV) в диапазоне концентраций от 0,03 до 0,15 мг/дм3, проводят электроокисление ионов платины (IV) в присутствии 10 мг/дм3 ионов ртути (II) при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 В/с. Регистрируют значения площади под пиками электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной Q2, наблюдаемых в диапазоне потенциалов от +0,3 до +0,6 В. Строят график зависимости площади под пиком электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Q1 от концентрации ионов платины (IV). Методом экстраполяции графика находят предельное значение Q0 и определяют истинную поверхность электролитических осадков платины по формуле:

Поверхность углеродсодержащего электрода без осадка платины определяют из выражения:

где Id - ток пика электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода, наблюдаемый при потенциале 0,1 В х.с.э, А;

R - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль⋅К);

T - температура, К;

D0 - справочное значение коэффициента диффузии ионов ртути (II) в растворе, см2/с;

W - скорость изменения потенциала, В/с;

z - число электронов ртути;

F - постоянная Фарадея, Кл/моль;

с0 - концентрация ионов ртути(II) в растворе, моль/см3.

Для определения истинной поверхности электролитических осадков платины используют процесс селективного электроокисления ртути (II) из двух бинарных осадков с платиной. Заряд, пошедший на электроокисление ртути из бинарных осадков с платиной, пропорционален истинной поверхности электролитического осадка платины. В отличие от прототипа используют углеродсодержащий электрод с электролитическими осадками платины, истинная поверхность которых изменяется в зависимости от концентрации ионов платины (IV).

В отличие от прототипа высота и положение анодных вольтамперометрических пиков электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной не зависят от возможной соадсорбции ионов раствора на поверхности электролитического осадка.

Кроме того, в предложенном способе не важно, образуется ли монослойный электролитический осадок на поверхности углеродсодержащего электрода или этот осадок представляет собой полислойную структуру.

На фиг. 1 представлена анодная вольт-амперная кривая с пиками электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода (Епа=+0,1 В) и селективного электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной (Епа от +0,3 до +0,6 В).

На фиг. 2 показана зависимость площади под пиком электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной Q2 от концентрации ионов платины (IV) CPt(IV) в растворе.

На фиг. 3 представлена зависимость площади под пиком электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Q1 от концентрации ионов платины (IV) CPt(IV) в растворе с предельным значением Q0.

В таблице 1 представлены результаты определения истинной поверхности электролитических осадков платины, осажденных на углеродсодержащий электрод, по пикам электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной.

Пример. 10 мл фонового электролита 1М HCl поместили в кварцевый стаканчик, добавили аттестованный раствор ионов Hg(II) 0,01 мл из 1000 мг/дм3 (концентрация ионов ртути(II) CHg=10 мг/дм3). Запись анодных вольт-амперных кривых проводили в постояннотоковом режиме на вольтамперометрическом анализаторе ТА-4 при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 В/с, регистрируя ток пика электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Id, наблюдаемый при потенциале +0,1 В х.с.э. Затем провели расчет поверхности углеродсодержащего электрода без осадка платины S0 по формуле:

Вносили пять добавок стандартного образца ионов Pt(IV) по 0,03 мл из 1 мг/дм3 (концентрация ионов платины(IV) CPt от 0,03 до 0,15 мг/дм3). Проводили электроокисление ионов платины(IV) в присутствии 10 мг/дм3 ионов ртути(II) при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 В/с, регистрируя значения площади под пиками электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной Q2, наблюдаемых в диапазоне потенциалов от +0,3 до +0,6 В (фиг. 1). Зависимость значений площади под пиками электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной Q2 от концентрации ионов платины (IV) CPt(IV) в растворе представлены на фиг. 2.

Затем построили график зависимости площади под пиком электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Q1 от концентрации ионов платины (IV) CPt(IV) в растворе. Методом экстраполяции графика находили предельное значение Q0 равное 98 мкКл (фиг. 3). Истинную поверхность электролитических осадков платины определили по формуле 2. Результаты определения истинной поверхности электролитических осадков платины по пикам селективного электроокисления ртути из двух бинарных осадков платины с ртутью представлены в таблице 1.

Оценку правильности определения провели путем сравнения полученных значений истинной поверхности электролитических осадков платины со значениями, полученными способом-прототипом.

1. Способ определения истинной поверхности электролитических осадков платины, осажденных на углеродсодержащий электрод, методом инверсионной вольтамперометрии, заключающийся в том, что проводят электроокисление ионов ртути (II) с концентрацией 10 мг/дм3 на поверхность углеродсодержащего электрода в постояннотоковом режиме из растворов 1 М HCl при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 В/с, регистрируют ток пика электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Id, наблюдаемый при потенциале +0,1 В х.с.э., определяют поверхность углеродсодержащего электрода без осадка платины S0, вносят добавки ионов платины (IV) в диапазоне концентраций от 0,03 до 0,15 мг/дм3, проводят электроокисление ионов платины (IV) в присутствии 10 мг/дм3 ионов ртути (II) при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 В/с, регистрируют значения площади под пиками электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной Q2, наблюдаемых в диапазоне потенциалов от +0,3 до +0,6 В, строят график зависимости площади под пиком электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Q1 от концентрации ионов платины (IV), методом экстраполяции графика находят предельное значение Q0, определяют истинную поверхность электролитических осадков платины по формуле

.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность углеродсодержащего электрода без осадка платины определяют по формуле

,

где Id - ток пика электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода, наблюдаемый при потенциале 0,1 В х.с.э, А;

R - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль⋅К);

Т - температура, К;

D0 - справочное значение коэффициента диффузии ионов ртути (II) в растворе, см2/с;

W - скорость изменения потенциала, В/с;

z - число электронов ртути;

F - постоянная Фарадея, Кл/моль;

с0 - концентрация ионов ртути (II) в растворе, моль/см3.



 

Похожие патенты:

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ 1-(2-ФТОРБЕНЗОИЛ)-5-ФЕНИЛ-5-ЭТИЛПИРИМИДИН-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-ТРИОНА (ГАЛОНАЛА). .

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к вольтамперометрическому анализу. Вольтамперометрический способ определения дифениламина в продуктах выстрела на стеклоуглеродном электроде позволяет с высокой чувствительностью определить дифениламин стабилизатор пироксилиновых порохов.

Изобретение относится к области аналитической химии. Способ определения йодид-ионов катодной вольтамперометрией проводят на серебряном электроде в фоновом растворе 0,1 М ацетата натрия, выдерживая потенциал электролиза в диапазоне потенциалов (-0,15±0,05) В при скорости развертки 20 мВ/с - 50 мВ/с от 1 мин до 3 мин.

Изобретение относится к способам автоматического измерения скорости коррозии металлических и иных электропроводящих материалов электрохимическим методом. Способ определения скорости коррозии металлических материалов, помещенных в электролит, содержит стадии автоматического определения зависимости тока коррозии от потенциала электрода, и автоматической линейной аппроксимации полученной зависимости Тафеля в логарифмических координатах при наличии экспериментальных погрешностей, при этом участки для линейной аппроксимации выбирают с помощью варьирования длины и положения отрезков на экспериментальных зависимостях тока от напряжения до достижения максимального произведения достоверностей аппроксимации анодного и катодного участков прямыми при условии, что точка пересечения этих прямых по потенциалу отклоняется не более чем на заданную экспериментатором величину от потенциала минимума тока на вольтамперной кривой.
Изобретение относится к электроаналитической химии, направлено на определение анилина - одного из приоритетных токсичных загрязнителей, и может быть использовано для анализа питьевой, поверхностной воды и других водных объектов.

Изобретение относится к области медицины и представляет собой вольтамперометрический способ определения содержания общего холестерина в биологических объектах, включающий подготовку индикаторного электрода и вольтамперометрическое определение содержания холестерина, отличающийся тем, что проводят анодную вольтамперометрию на индикаторном углеродсодержащем электроде, предварительно модифицированном 2,6-диацетил-N-2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан-3,7-дион-дифосфоновой кислотой, в диапазоне потенциалов от +0.32 В до +1.52 В относительно насыщенных хлорид-серебряных вспомогательного электрода и электрода сравнения при ступенчатой форме развертки потенциала со скоростью 0.05 В/с.

Изобретение направлено на возможность амперометрически измерять концентрацию закиси азота в газовой смеси с помощью простого в изготовлении и эксплуатации измерительного устройства, созданного на основе кислородопроводящего твердого электролита состава 0,9 ZrO2 + 0,1Y2O3.

Изобретение относится к аналитической химии. Способ определения родия в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пику селективного электроокисления висмута из интерметаллического соединения RhxBiy заключается в том, что родий (III) в растворе переводят в хлоридный комплекс, в растворе 1 M НСl проводят электровосстановление родия (III) совместно с висмутом (III) в режиме «in situ» на поверхность композитного графитового электрода, модифицированного висмутом, приготовленного по методике «литье под давлением» в перемешиваемом растворе при потенциале электролиза минус 0,8 В в течение 120 секунд с последующей регистрацией анодных пиков селективного электроокисления висмута из интерметаллического соединения RhxBiy в дифференциально-импульсном режиме при скорости развертки потенциала 80 мВ/с.

Изобретение может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для определения содержания родия в растворах. Способ определения родия(III) в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пикам селективного электроокисления свинца(II) из интерметаллических соединений Rh3Pb2 и Rh5Pb7 заключается в том, что родий осаждают на поверхность графитового электрода совместно со свинцом, образуя сплав в присутствии ионов платины(IV, II), палладия(II) и золота(III) в соотношениях Rh:Pt=1:1, Rh:Pd=1:10, Rh:Au=1:10, накопление ионов родия на графитовом электроде в перемешивающемся растворе в присутствии ионов свинца проводят в течение 180-240 секунд при потенциале электролиза минус 1,5 В из фонового электролита 1 М HCl с последующей регистрацией анодных пиков селективного электроокисления свинца из сплава с родием при скорости развертки потенциала 0,05-0,06 В/с, а концентрацию ионов родия определяют по площади под пиками селективного электроокисления свинца в диапазоне потенциалов от -0,5 до -0,2 В отн.

Изобретение относится к области аналитической химии, электрохимии и биохимии Задачей настоящего изобретения является разработка способа электрохимического анализа аминокислотных замен и модификаций пептида Aβ без и в присутствие ионов Zn(II), который основан на измерении сигнала окисления единственного остатка Тир-10 Аβ.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способу определения содержания пероксида водорода в водных растворах методом циклической вольтамперометрии с использованием трехэлектродной ячейки, где в качестве индикаторного электрода используют графитовый электрод, модифицированный коллоидными частицами серебра. Настоящим изобретением определяют концентрации пероксида водорода при значении, равном 1⋅10-10 М, и пределом обнаружения 0,7⋅10-10 M. В трехэлектродную ячейку, заполненную раствором фонового электролита 10 мл водопроводной воды с добавлением 1 мл 1 М NaOH, добавляют 20 мкл первой добавки неизвестной концентрации пероксида водорода, после чего производят вибрационное перемешивание раствора в течение 20 с, регистрируют ветвь циклической вольтамперной кривой при скорости развертки 40 мВ/с и потенциале от - 1,0 до + 2,0 В, после чего регистрируют катодный максимум на вольтамперной зависимости в диапазоне потенциалов от + 0,4 до 0,0 В; далее в емкость добавляют 50 мкл второй добавки аттестованной смеси пероксида водорода концентрацией 1⋅10-10 М, производят вибрационное перемешивание раствора в течение 20 с, после чего регистрируют анодную ветвь, катодную ветвь циклической вольтамперной кривой при скорости развертки 40 мВ/с и потенциале от - 1,0 и до + 2,0 В, затем на катодной вольтамперной зависимости регистрируют увеличение катодного максимума в 2 раза относительно первой добавки в диапазоне потенциалов от + 0,4 до 0,0 В. Изобретение позволяет снизить предел и нижнюю границу определения содержания пероксида водорода в водных растворах. 2 ил., 2 пр.

Изобретение относится к электрохимии, а именно к исследованию и анализу материалов путем определения электрохимических параметров при вольтамперометрических измерениях, и может быть использовано при оценке поверхности электродов, модифицированных платиной, а также поверхности высокоразвитых микро- и нанопористых катализаторов с осадками этого металла. Способ определения истинной поверхности электролитических осадков платины, осажденных на углеродсодержащий электрод, методом инверсионной вольтамперометрии заключается в том, что проводят электроокисление ионов ртути с концентрацией 10 мгдм3 на поверхность углеродсодержащего электрода в постояннотоковом режиме из растворов 1 М HCl при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 Вс. Затем регистрируют ток пика электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Id, наблюдаемый при потенциале +0,1 В х.с.э., и определяют поверхность углеродсодержащего электрода без осадка платины S0. Вносят добавки ионов платины в диапазоне концентраций от 0,03 до 0,15 мгдм3, проводят электроокисление ионов платины в присутствии 10 мгдм3 ионов ртути при потенциале ЕЭ -0,8 В в течение 180 с и скорости изменения потенциала W 0,08 Вс. Регистрируют значения площади под пиками электроокисления ртути из двух бинарных осадков с платиной Q2, наблюдаемых в диапазоне потенциалов от +0,3 до +0,6 В. Строят график зависимости площади под пиком электроокисления ртути с поверхности углеродсодержащего электрода Q1 от концентрации ионов платины. Методом экстраполяции графика находят предельное значение Q0 и определяют истинную поверхность электролитических осадков платины по определенной формуле, а поверхность углеродсодержащего электрода без осадка платины определяют из предложенного выражения. Технический результат изобретения заключается в определении истинной поверхности осадков платины при различной степени заполнения ими поверхности углеродсодержащего электрода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Наверх