Имплантация углерода и бора в электродную матрицу из солевых расплавов

Abstract

Изучена имплантация углерода в платину и бора в железо в температурном интервале 550—650 °С. Исследования выполнены методами вольтамперометрии, сканирующей и трансмиссионной электронной микроскопии, рентгенофазового анализа и рентгеновского микроанализа. В качестве реакционной среды использованы галогенидные расплавы щелочных металлов. Как источник углерода применяли углекислый газ, которым насыщали расплав при давлении 5—15 атм, как источник бора — тетрафторборат калия. Показано, что продукты восстановления диоксида углерода взаимодействуют с матрицей платинового электрода. При этом происходит не только внедрение углерода в поверхностные слои платины, но и их разрушение. Установлено, что катодный осадок представляет смесь наноразмерных углеродных материалов — поликристаллического графита, углеродных нанотрубок, волокон и аморфного углерода. Также показано, что бор довольно легко проникает в поверхностные слои железа из среднетемпературных хлоридных расплавов.

Вивчено модифікування поверхні платини вуглецем і заліза бором в температурному інтервалі 550—650 °С. Дослідження виконані методами вольтам- перометрії, скануючої і трансмісійної електронної мікроскопії, рентгенофазового аналізу та рентгенівського мікроаналізу. В якості реакційного середовища використані галогенідні розтопи лужних металів. Джерелом вуглецю виступає вуглекислий газ, яким насичують розтоп під надлишковим тиском 5—15 атм, джерелом бору— тетрафторборат калію. Показано, що продукти відновлення діоксиду вуглецю складним чином взаємодіють з матрицею платинового електрода. При цьому відбувається не лише входження вуглецю в поверхневі шари платини, а й їх руйнування. Встановлено, що катодний осад являє собою суміш нанорозмірних вуглецевих матеріалів — полікристалічного графіту, вуглецевих нанотрубок, волокон і аморфного вуглецю. Також показано, що бор доволі легко проникає в поверхневі шари заліза із середньотемпературних хлоридних розтопів.

The surface modification of platinum and iron by carbon and boron accordingly in temperature interval 550—650 °C is concerned. Investigations are carried out by the methods of voltammetry, scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction analysis and X-ray microanalysis. Halide melts of alkali metals were used as a reactionary medium. Carbonic gas, by which the melt is saturated with under the overpressure 5—15 atm, is a source of carbon; potassium tetrafluoborate is a source of boron. It is shown, that the products of carbon dioxide reduction interact with the matrix of platinum electrode in a complicated manner. Not only carbon implantation into platinum surface layers takes place, but also their destruction. Cathodic deposition is established to be the mixture of nanoscaled carbonic materials — polycrystalline graphite, carbonic nanotubes, fiber and amorphous carbon. As also shown, boron rather easily penetrates in iron surface layers from medium-temperature chloride melts.