Анотація до роботи:

Ненастіна Т.О. Удосконалення електрохімічної технології каталітичних покриттів паладієм та сплавом паладій-нікель. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2008 р.

Дисертацію присвячено удосконаленню електрохімічного нанесення каталітично – ак-тивних покриттів на основі паладію та сплаву паладій – нікель. Розроблено електрохімічний спосіб підготовки поверхні носія та визначено кінетичні параметри процесу електрохімічно-го формування електродних матеріалів з корозійностійкої сталі з високорозвиненою пито-мою поверхнею, запропоновано електроліт та режим електролізу. Визначено стійкість піро-фосфатних та пірофосфатно – амонійних комплексів паладію та запропоновано полілігандну систему для осадження паладію та його сплавів. Встановлено механізм катодного віднов-лення паладію з комплексних електролітів та визначено природу лімітивної стадії, якою є по-передня хімічна стадія дисоціації комплексів. На підставі отриманих кінетичних параметрів обгрунтовано склад електролітів та оптимізовано процес формування паладіймісних покрит-тів. Запропоновано застосування імпульсних режимів електролізу для осадження паладій-вмісних сплавів, які забезпечують підвищення продуктивності процесу, вмісту неблагород-ного компоненту. На підставі вивчення корозійної стійкості та каталітичної активністі паладійвмісних покриттів в електрохімічних процесах та газофазних реакціях запропоновано використовувати в каталітичних системах сплав з вмістом нікелю до 20%.

В дисертаційній роботі на підставі виконаних досліджень вирішено науково – практичну задачу удосконалення електрохімічної технології каталітичних покриттів паладієм та сплавом паладій – нікель.

1. На підставі вивчення закономірностей комплексоутворення в системі паладій(II) - пірофосфат-іон – аміак встановлено, що залежно від співвідношення основних компонентів утворюються моно– і білігандні комплекси. Визначено константи нестійкості PdР₂O₇^2-, Pd(P₂O₇)₂^6- і комплексів, встановлено області їх існування та доведено перспективи використання такої системи при створенні електролітів для нанесення покриттів паладієм і його сплавами на підкладку з некоштовних металів.

2. Встановлено кінетичні закономірності та механізм відновлення паладію, а також сплаву паладій – нікель з комплексних електролітів, і показано, що швидкість процесу лімітується попередньою хімічною стадією дисоціації комплексів. Запропоновано та обґрунтовано склад пірофосфатно - амонійного електроліту та режими електролізу для осадження якісних паладійвмісних покриттів.

3. Запропоновано використання нестаціонарних імпульсних режимів електролізу для керування процесом підвищення питомої поверхні носія з жароміцної сталі, вмістом компонентів у сплаві паладій - нікель, що дозволило значно збільшити швидкість процесу та вихід за струмом сплаву.

4. Результати вивчення корозійної стійкості та каталітичної активності сплаву в реакції відновлення водню свідчать про адитивність властивостей у системі паладій - нікель. Встановлено, що близьку до властивостей паладію корозійну стійкість і каталітичну активність в електрохімічних та газофазних реакціях матеріалів проявляють сплави зі вмістом нікелю до 20%, які за рахунок істотно нижчої собівартості мають перед чистим паладієм значну перевагу.

5. Запропоновано принципову перспективну технологічну схему одержання каталітично-активних систем на основі паладію та опрацьовано режими електролізу, які дозволяють скоротити термін отримання каталізаторів.

6. Позитивний досвід випуску дослідних партій каталітичних матеріалів на ТОВ «Екотехніка» (м. Харків) і ТОВ ВО «Спецколор» (м. Харків) та їх дослідно-промислові випробування довели доцільність і ефективність технології, а передбачений економічний ефект становить 160 грн/м² покриття.

Публікації автора:

1. Сахненко Н.Д. Электрохимический синтез полифункциональных модифици-рованных электродов/ Сахненко Н.Д., Ведь М.В., Ладыгин О.С., Шепеленко А.С., Кравченко (Ненастина) Т.А. // Вісник НТУ «ХПІ».- Харків: НТУ «ХПІ».- 2005. -№15. -С. 139 - 142.

Здобувачем встановлено умови електрохімічного осадження паладію з пірофосфатних електролітів, склад та режими якого оптимізовано.

2. Ненастина Т.А. Электродные процессы с участием пирофосфатных комплексов / Ненастина Т.А., Ведь М.В., Сахненко Н.Д. // Вісник НТУ «ХПІ».-Харків: НТУ «ХПІ».- 2006. -№11. -С.137 - 144.

Здобувачем досліджено електрохімічну поведінку пірофосфатних комплексів паладію на платиновому електроді методом лінійної вольтамперометрії. Показано, що стадії розряду передує хімічна реакція дисоціації комплексів.

3. Ведь М.В. Електрохімічна формоутворююча обробка поверхні корозійностійких сплавів / Ведь М.В., Сахненко М.Д., Богоявленська О.В., Ненастіна Т.О. // Вопросы химии и химической технологии. - Днепропетровск: УДХТУ.- 2006.-№3. -С.123 – 127

Здобувачем досліджено процеси анодного розчинення легованих сталей і встановлено залежність питомої густини пітингів від кількості електрики та шпаруватості імпульсів.

4. Ведь М. Вплив поверхневої обробки на функціональні властивості покривів/
Ведь М., Сахненко М., Штефан В., Ненастіна Т., Желавський С. // Фізико-хімічна механіка матеріалів.-Львів.- 2006.- №5. - Т.2.- С.722-727.

Здобувачем досліджено процес поверхневої формоутворюючої обробки легованих сталей, запропоновано склади електролітів та режими поляризації для максимального розвитку поверхні.

5. Ненастина Т.А. Закономерности электроосаждения сплава палладий - никель из полилигандного электролита/ Ненастина Т.А., Ведь М.В., Сахненко Н.Д. // Вісник НТУ «ХПІ». -Харків: НТУ «ХПІ».- 2006.-№43-С.97 - 101.

Здобувачем визначено закономірності осадження паладію та нікелю у сплав з пірофосфатно – амонійного електроліту в гальваностатичному режимі.

6. Ненастина Т.А. Закономерности образования полилигандных комплексов палладия (II)/ Ненастина Т.А., Ведь М.В., Сахненко Н.Д. // Вестник науки и техники.-Харьков: ООО «ХДНТ».- 2006. -вып.№ 1-2. –С.59-66.

Здобувачем визначені константи нестійкості полілігандних комплексів паладію (II), показано перспективність їхнього використання при розробці електролітів для нанесення покриттів паладієм і його сплавами на підкладку з неблагородних металів.

7. Ненастина Т.А. Особенности осаждения сплава палладий-никель в импульсном ре-жиме / Ненастина Т.А., Ведь М.В., Сахненко Н.Д. // Вісник НТУ «ХПІ».-Харків: НТУ «ХПІ».- 2007.-№9-С.95-99.

Здобувачем встановлено закономірності осадження паладію та нікелю у сплав з пірофосфатно – амонійного електроліту в імпульсному режимі.

8. Nenastina T. Electrochemical synthesis of catalytic active alloys/ T. Nenastina, T. Bairachnaya, M. Ved, N. Sakhnenko // Functional Materials. –Kharkiv.-14.-№3.- 2007.-C.395–400.

Здобувачем оптимізовані режими синтезу сплаву паладій-нікель, склад якого відпо-відає максимальній каталітичній активності при очищенні техногенних газових викидів.

9. Сахненко М.Д. Електрохімічний мікрогенератор амоніаку/ Сахненко М.Д., Ненас-тіна Т.О., Камарчук Г.В. // Вісник НТУ «ХПІ».-Харків: НТУ «ХПІ».- 2007.- №31- С.159 -165.

Здобувачем встановлено ефект прискорення електрохімічного синтезу аміаку при використанні як електродного матеріалу сплаву паладій – нікель.

10. Деклараційний патент на корисну модель № 14574 Україна, МПК⁷ С25D3/02. Електроліт для нанесення покриття на жаростійкі сплави/ Ненастіна Т.О., Ведь М.В., Сахненко М.Д.; заявник та патентоволодарь Національний технічний університет “ХПІ”.
    -№ U2005 11573; заявл.05.12.2005; опубл. 15.05.2006, Бюл. № 5.

Здобувачем запропоновано використовувати комплексний електроліт для осадження на носій з жаростійкої сталі покриття паладієм, що мають високу адгезію.

11. Деклараційний патент на корисну модель № 27995 Україна, МПК⁷ С25D3/56. Елект-роліт для нанесення покриття сплавом паладій – нікель на неблагородні метали та їх сплави/ Ненастіна Т.О., Ведь М.В., Сахненко М.Д.; заявник та патентоволодарь Національний тех-нічний університет “ХПІ”.-№ U2007 06576; заявл.12.06.2007; опубл.26.11.2007, Бюл. №19.

Здобувачем запропоновано використовувати електроліт для осадження покриття сплавів паладій-нікель на некоштовні метали та сплави.

12. Деклараційний патент на корисну модель № 28023 Україна, МПК⁷ С25D3/56. Спосіб нанесення покриття сплавом паладій – нікель на неблагородні метали та їх сплави/ Ненастіна Т.О., Ведь М.В., Сахненко М.Д.; заявник та патентоволодарь Національний тех-нічний університет “ХПІ”.- №U2007 07103; заявл.25.06.2007; опубл. 26.11.2007, Бюл. № 19.

Здобувачем запропоновано спосіб отримання покриття сплавами паладій-нікель на неблагородних металах і сплавах, який дозволяє поширити діапазон вмісту нікелю в сплаві та підвищити вихід за струмом.

13. Кравченко Т.А., Ведь М.В. Усовершенствование способов нанесения катали-тически – активных покрытий: збірка доповідей ІІІ Всеукраїнської конференції молодих вчених з актуальних питань хімії, 17-20 травня 2005р.- Харків: НТК ”ІМК”, 2005. –155с.

Здобувачем розглянуто електрохімічні способи та проблеми нанесення каталітично - активних покриттів на основі паладію на металеву підкладку.

14. Ненастина Т.А., Ведь М.В., Сахненко Н.Д. Особенности катодного выделения палладия (ІІ) из пирофосфатного и пирофосфатно-аммиачного электролита: збірка тез доповідей І Всеукраїнської науково - практичної конференції з хімії та хімічної технології студентів, аспірантів та молодих вчених, 27-29 квітня 2006р./ Національний технічний університет України «КПІ». - Київ: НТУУ ”КПІ”, 2006.- 203с.

Здобувачем визначено кінетику відновлення паладію (II) з пірофосфатного та пірофосфатно - амонійного електролітів, встановлено роль попередньої хімічної реакції.

15. Ненастина Т.А., Байрачная Т.Н., Сахненко Н.Д. Кинетические закономерности осаждения сплавов палладий - никель, никель - вольфрам, кобальт – вольфрам: збірка тез доповідей ІІ Всеукраїнської науково - практичної конференції з хімії та хімічної технології студентів, аспірантів та молодих вчених, 26-28 квітня 2007р./ Національний технічний університет України «КПІ». -Київ: НТУУ ”КПІ”, 2007.- 247с.

Здобувачем розглянуто кінетичні закономірності осадження сплаву паладій-нікель і показана доцільність використання імпульсних режимів електролізу для його осадження.

16. T. Nenastina, T. Bairachnaya, M. Ved, N. Saknenko. Electrochemical synthesis of cata-lytic active alloys: мodern chemistry for advanced materials (MPC `07): book of abstracts, 26-30 june 2007 / V. Karazin Kharkiv National University. -Kharkiv: V.Karazin Kharkiv National University, 2007.- 399p.

Здобувачем проаналізовано особливості очищення техногенних газових викидів з використанням каталітичних нейтралізаторів на основі сплаву нікель - паладій.

17. Ненастина Т.А., Ведь М.В., Сахненко Н.Д. Функціональні властивості сплавів паладію, осаджених імпульсним електролізом: проблеми корозійно-механічного руйнування, інженерія поверхні, діагностичні системи: матеріали XX відкритої науково-технічної конференції молодих науковців і спеціалістів, 3-4 жовтня 2007р./ФМІ ім. Г.В. Карпенка НАН України. –Львів: ФМІ, 2007. –324 с.

Здобувачем визначено швидкість корозії сплавів паладій – нікель, встановлено склад сплавів з максимальною каталітичною активністю в модельній реакції виділення водню.

18. Байрайчная Т.Н., Ненастина Т.А., Сахненко Н.Д., Ведь М.В., Штефан В.В., Богоявленская Е.В. Электрохимический синтез каталитически активных систем: каталитиче-ские технологии защиты окружающей среды для промышленности и транспорта: тезисы докладов Всероссийской конференции с международным участием, 11 – 14 декабря 2007 г., Санкт-Петербург: Новосибирск, 2007. -384 с.

Здобувачем на підставі випробувань покриттів Pd – Ni доведена можливість зниження вмісту благородних матеріалів в каталітичних нейтралізаторах без зменшення ефективності.