Исследование электрохимических и электрокаталитических свойств гексавольфрамата (VI) тетрабутиламмония

Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Электрокатализ как явление. Электрокаталитические основы реакции восстановления кислорода 7
1.2 Общие представления и структуры полиоксометаллатов. Типы катализаторов - ПОМы для электрокаталитических реакций. Применение ПОМов. 8
1.3 Процессы с участием кислорода 12
1.4 Физико-химические свойства оксида азота (II) и методы его определения 15
1.5 Итоги литературного обзора 21
2 Экспериментальная часть 22
2.1 Объекты и методы исследования 22
3 Результаты и обсуждение 27
3.1 Синтез полиоксометаллата 27
3.1.1 Идентификация ПОМа 28
3.2 Нафионовые пленки. ИК-спектроскопия нафионовых пленок 30
3.4 Вольтамперометрические исследования гексавольфрамата (VI) тетрабутиламмония на стеклоуглеродном электроде в неводной среде 31
3.4.1 Измерения при разных скоростях развертки 31
3.4.2 Расчет характеристик окислительно-восстановительных реакций с участием [(n-C4H9)4 N]2[W6O19] в ацетонитриле 32
3.5 Вольтамперометрические исследования гексавольфрамата (VI) тетрабутиламмония на стеклоуглеродном электроде (СУ) в буферных растворах в водной среде 36
3.5.1 Влияние рН фосфатно-щелочных растворов 36
3.5.2 Оценка влияния гексавольфрамата (VI) тетрабутиламмония на электрохимическое поведение оксида азота(II) генерируемого in situ в фосфатно-щелочном буферном растворе (ФЩБ) 41
3.5.3 Оценка влияния гексавольфрамата(VI) тетрабутиламмония на электрохимическое поведение оксида азота(II) генерируемого in situ в ацетатном буферном растворе (АБР) 46
выводы 53
Списокиспользованнойлитературы 54

Весь текст будет доступен после покупки

Полиоксометаллаты (ПОМы) можно описать как полиядерные комплексы, которые охватывают широкий спектр структур с точки зрения размера и элементного состава. Концевые оксолиганды являются сильными донорами р-электронов; поэтому одиночные атомы кислорода очень сильно связываются с ионами переходных металлов в высшей степени окисления (в основном с ионами металлов V и VI групп). Способность гидроксидных комплексов молибдена(VI), вольфрама (VI) и ванадия(V) подвергаться реакциям конденсации в кислых средах является уникальным свойством этого класса соединений, что и вызывает огромное количество научных исследований, начиная от фундаментальных основ [1] и заканчивая промышленным применением [2]. Например, атомы металла в структурах ПОМов способны менять свою координацию с кислородом с четырёх на шесть, а при снижении рН полиэдры МОх начинают конденсироваться в растворе. Природа и количество лигандов сильно зависят от рН раствора, величины заряда металла и по-разному влияют на степень полимеризации.
Еще в 1826 году Берцелиус отметил, что реакция молибдата аммония (NH4)2MoO4 с избытком фосфорной кислоты приводит к образованию светло-желтого кристаллического твердого вещества [3].

Весь текст будет доступен после покупки

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1 Литературный обзор
1.1 Электрокатализ как явление. Электрокаталитические основы реакции восстановления кислорода
Электрокатализизучает взаимосвязь между физико-химическими свойствами электродных материалов, механизмом и скоростью электродных реакций.
Электрокатализ фокусируется на минимизации перенапряжения электрода, которое, в свою очередь, зависит от материала электрода, реагентов, продуктов и промежуточных соединений на границе электрод–электролит. Целью электрокатализа является повышение скорости реакции за счет уменьшения энергии активации целевой реакции. Это снижение может быть достигнуто за счет образования благоприятных связей между соединением и твердым электродом или за счет изменения путей реакции[10].
Электрокатализатор – это электродный материал, который взаимодействует с некоторыми определенными веществами со строго определенным количеством электронов, но при этом остается неизменным. Поскольку электродные реакции гетерогенны, электрокатализаторы обычно являются гетерогенными катализаторами, что означает, что реакции протекают на поверхностях катализаторов, и там существуют стадии адсорбции/десорбции [11].
Исследование электрокатализатора выполняется при внешней приложенной разности потенциалов для определения вырабатываемого электрического тока (скорости реакции электрода). В качестве альтернативы можно зафиксировать постоянный электрический ток и затем измерить потенциалы электродов. Оба метода сравнения должны учитывать практические условия эксплуатации (электрический ток или приложенный потенциал).
Кислород (O2) является наиболее распространенным элементом в земной коре. Реакция восстановления кислорода (ORR) также является наиболее важной реакцией в жизненных процессах, таких как биологическое дыхание, и в системах преобразования энергии, таких как топливные элементы. ORR в водных растворах происходит в основном двумя путями: прямым 4-электронным восстановлением от O2 до H2O и 2-электронным восстановлением от O2 до пероксида водорода (H2O2). В неводных апротонных растворителях и/или в щелочных растворах также может происходить процесс восстановления с участием одного электрона от O2до супероксида (O2-).

Весь текст будет доступен после покупки

1 Polyoxometalates: Building Blocks for Functional Nanoscale Systems / D.-L. Long, R. Tsunashima, L. Cronin // Angew. Chem. Int. Ed. – 2010. – Vol. 49. – P. 1736-1758.
2. Polyoxometalate Molecular Science NATO Science Series II / J. Borras-Almenar, E. Coronado, A. Mu?ller, M. Popе// Series II: Mathematics, Physics and Chemistry, Vol. 98, 2003. – 473 р.
3. Berzelius, J. J. Poggend. Zur Naheren Kenntniss Des Milyhdans// Ann. Phys. Chem. –1826. – Vol. 6. – P. 369-392
4. Pauling, L. The principles determining the structure of complex ionic crystals / L. Pauling // J. Am. Chem. Soc. – 1929. – Vol. 51. – P. 1010–1026.
5.Gouzerh, P. From Scheele and Berzelius to Muller: Polyoxometalates (POMs) Revisited and the «Missing Link» between the Botton up and Top down Approaches/ P. Gouzerh, M. Che// Actual. Chim. – 2006. – Vol. 298. –P. 9–22.
6. Werner, A. Uber strukturieomereSalse der Rhodanwasserstoffsaure und der salpetrigenSaure/ A. Werner // Ber. Deutschen Chem. Ges. – 1907. – Vol. 40. – P. 765- 788.
7.Keggin, J. F. Structure of the Crystals of 12-Phosphotungstic Acid / J. Nature. –1933. – Vol. 132. – P. 351.
8.Keggin J. F. The Structure and Formula of 12-Phosphotungstic Acid / J. F. Keggin // Proc. R. Soc. Lond. A Mater. – 1934. – Vol. 144. – P. 75–100.
9. Pope, M. T. Polyoxometalate Chemistry: An Old Field with New Dimensions in Several DisciplinesChem. / M. T. Pope, A. Mu?ller // Angew. Int. Ed Engl. – 1991. – Vol. 30. – P. 34–48.
10. Cardena, R. Microbial Electrolysis Cell for Biohydrogen Production / R.Cardena, B.Cercado, G.Buitron // Biohydrogen (Second Edition). – 2019. – Vol. 7. – P.159-185.

Весь текст будет доступен после покупки