Електрохімічний синтез наноструктур на основі поруватих оксидів вентильних

Н-47м Тегіної А.Г.
Керівник: проф. Ляшок Л.В.

Харків 2013 р.
Кафедра технічної електрохімії

анодного окиснення.
Дослідження впливу умов анодування на
мікроструктуру

синтезованих плівок.
Синтез композита на основі поруватого оксиду титану.
Випробовування поруватих оксидів Ті у якості композитного електроду у напівпровідникових газових сенсорах для детектування NOx.
Розробка заходів з охорони праці для забезпечення проведення досліджень в нешкідливих та безпечних умовах.
Проведення розрахунків техніко-економічних показників науково-дослідної роботи.
Передбачення заходи при виникненні НС

2

TiO0.9-1.1 → Ti3O5 → Ti2O3 → Ti4O7→ Ti6O11 → Ti7O13

→ Ti8O15 → Ti9O17 → Ti10O19 → TiO2.

4

временем ja(t) при анодировании титана в C2 H4(OH)2 + 0.25

%NH4Fпри на­пряжении 60 B и комнатной температуре. A, B, C — стадии формирования нанотрубчатой структуры.

Временные зависимости величины плотности тока в процессе роста анодного оксида титана при напряжениях 1 – 10 В, 2 – 30 В, 3 – 50 В

від часу в розчині
1 М H3PO4 + 0,5 %

NH4F при густинах струму, мА/см2

Залежність напруги при анодуванні титану від часу в розчині 0,5 % NH4F + 99,5 % мас C2H6O2 при густинах струму, мА/см2

1 – 10,
2 – 5,
3 –2.

1 – 8,
2 – 5,
3 – 2.

5

NH4F + 99,5 % мас C2H6O2 при різних рН
1

–2, j = 2 мА/см2
2 –2, j = 5 мА/см2
3 – 4, j = 2 мА/см2
4 – 4, j = 5 мА/см2

1 – 1, j = 2 мА/см2
2– 1, j = 5 мА/см2
3 – 2, j = 2 мА/см2
4 – 2, j = 5 мА/см2

Залежність напруги від часу в 1 М Н3РО4 + 0,5 % NH4F при різних рН

6

де Dint – відстань між центрами сусідніми порами, нм;

k – коефіцієнт пропорційності, нм/В; 2,5 ≤ k ≤ 2,8.

де P – поруватість, %;
r – радіус пори, нм;

7

Схематичне зображення поруватої структури анодного оксиду титану

а – товщина стінки комірки;
б – розмір комірки;
в – діаметр пори;
г – товщина бар’єрного шару;
д – титан.

де Dс – розмір оксидної комірки, нм;
U – напруга, В.

ТіО2, U=10 В (а), поверхня металевого титану після відділення плівки

(б)

плівка ТіО2, U=20 В (а), поверхня металевого титану після відділення плівки (б)

а – верхня сторона плівки
б – скол плівки
Зразок ТіО2 40 В, синтезований в етиленгліколевому електроліті методом двостадійного окиснення

11

свободної H2WO4.
Na2WO4 + 2HCl → H2WO4 + 2NaCl
Пропитка поруватого

темплата в отримвній суспензії
Термічний розклад (Т = 500-600°С)

9

на чуттєвість до NOx

композита
Залежності стаціонарного сигналу напівпровідникового сенсора від вмісту в повітрі NO2.

структури. Показано, що склад електроліту та режим електролізу суттєво впливає

на структурні характеристики синтезованих оксидних матриць
Дані про наявність гексагонального упорядкування в плівках підтверджуються методом растрової електронної мікроскопії, на мікрофотографії верхньої сторони плівки видно, що зразок має доменну структуру з гексагональним впорядкуванням пор
Запропонована методика синтезу композита TiO2-Pd
Проведені випробування підтвердили, що синтезовані композити є газочутливими при детектуванні H2
Передбачено заходи з охорони праці та навколишнього середовища
Розраховано техніко-економічні показники науково-дослідної роботи (НДР). Доведено, що проведення даної НДР є доцільним та економічно вигідним