Електрохімічний синтез композиційних матеріалів на основі нанорозмірних порошків карбідів вольфраму з сольових розтопів

І. А. Новосьолова$^{1}$, Е. П. Наконешна$^{1}$, Н. А. Карпушин$^{2}$, В. Н. Биков$^{3}$, Г. І. Довбешко$^{3}$, А. Д. Риндер$^{3}$

$^{1}$Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України, просп. Академіка Палладіна, 32/34, 03680 Київ, Україна
$^{2}$Спеціальне конструкторсько-технологічне бюро з дослідним виробництвом при ІЗНХ НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 38а, 03680 Київ, Україна
$^{3}$Інститут фізики НАН України, просп. Науки, 46, 03028 Київ, Україна

Отримано: 21.11.2013; остаточний варіант - 28.11.2013. Завантажити: PDF

Методом циклічної вольтамперометрії досліджено особливості парціального та сукупного електровиділення вольфраму і вуглецю на платиновому та скловуглецевому катодах у хлоридно-оксидному розтопі NaCl—KCl—Na$_{2}$WO$_{4}$—NaPO$_{3}$—CO$_{2}$. Визначено області потенціалів, густини струму і співвідношення компонентів ванни для високотемпературного електрохімічного синтезу композиційних порошкових сумішей на основі карбідів вольфраму WC і W$_{2}$C з вуглецевими наноматеріалами (ВНМ), однофазних порошків моно- і напівкарбідів вольфраму. Вивчено склад та фізико-хімічні властивості, структурні і морфологічні особливості карбідних продуктів методами хімічного, БЕТ- та РФ-аналізів, СЕМ, ПЕМ, КРС-, РФ- та Оже-спектроскопії. Дослідження показали, що електролітичним методом можливо одержувати композиційні суміші нанорозмірних порошків карбідів вольфраму WC і W$_{2}$C з ВНМ різного складу, нановолокна та нанострижні гексагонального $\alpha$-WC (діаметр 25—200 нм, довжина до 10 мкм) з питомою поверхнею до 40 м$^{2}$/г. Вони можуть бути використані як електродний матеріал для різних задач електрокаталізу.

Ключові слова: нанорозмірні порошки, вуглецеві наноматеріали, карбід вольфраму, сольові розтопи, електрохімічний синтез.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v36/i04/0491.html

PACS: 33.20.Fb, 61.05.cp, 61.20.Qg, 68.37.-d, 81.05.Je, 82.45.Hk


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. В. И. Шаповал, В. В. Малышев, И. А. Новоселова, Х. Б. Кушхов, Успехи химии, 64, № 2: 133 (1995). Crossref
  2. И. А. Новоселова, В. В. Малышев, В. И. Шаповал, Х. Б. Кушхов, С. В. Девяткин, Теоретические основы химических технологий, 31, № 3: 286 (1997).
  3. I. A. Novoselova, S. V. Volkov, N. F. Oliinyk, and V. I. Shapoval, J. Mining and Metallurgy B, 39, Nos. 1–2: 281 (2003).
  4. I. L. Andrieux and G. Weiss, Bull. Soc. Chim. France, 15, No. 5: 598 (1948).
  5. J. Gomes and D. Barker, Method of Electrolytic Preparation of Tungsten Carbide, Patent USA No. 3589987 (JC3 B01 k1/00) (Published June 29, 1971).
  6. K. H. Stern, Electrodeposition of Refractory Metal Carbides, Patent USA No. 4430170 (MKU4 C25 D 3/66) (Published February 07, 1984).
  7. И. А. Новоселова, Высокотемпературный электрохимический синтез карбидов молибдена и вольфрама под избыточным давлением углекислого газа (Автореферат дис.  канд. хим. наук) (Киев: Институт общей и неорганической химии им. В. И. Вернадского НАН Украины: 1988).
  8. А. А. Тищенко, Высокотемпературный электрохимический синтез тугоплавких соединений на основе вольфрама с углеродом и бором (Автореферат дис.  канд. хим. наук) (Киев: Институт общей и неорганической химии им. В. И. Вернадского НАН Украины: 1992).
  9. Х. Б. Кушхов, М. Н. Адамокова, В. А. Квашин, Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама, Патент России С25С5/04 В82И3/00 С01В31/34 (Опубликован 21 июля 2008).
  10. Вольфрам. Методы анализа, ГОСТ 14339.082, ГОСТ 14339.5-082.
  11. В. П. Самойлов, Методы анализа тугоплавких соединений (Москва: Наука: 1974).
  12. В. И. Шаповал, Кинетика электродных процессов с сопряженными кислотно-основными реакциями в расплавленных солях (Автореферат дис.  д-ра хим. наук) (Киев: Институт общей и неорганической химии им. В. И. Вернадского НАН Украины: 1975).
  13. И. А. Новоселова, В. В. Малышев, А. Е. Финадорин, В. И. Шаповал, Журнал неорганической химии, 40, № 9: 1438 (1995).
  14. И. А. Новоселова, Н. Ф. Олийнык, С. В. Волков, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнологіі, 3, № 3: 465 (2005).
  15. А. Н. Барабошкин, Электрокристаллизация металлов в расплавленных солях (Москва: Наука: 1976).
  16. K. D. Litasov, A. Shatskiy, Y. Fei, A. Suzuki, E. Ohtani, and K. Funakoshi, J. Appl. Phys., 108, No. 5: 053513 (2010). Crossref
  17. A. Kromka, J. Janik, A. Satka, and J. Pavlov, Acta Physica Slovaca, 51, No. 6: 359 (2001).