Химические процессы формирования оксида меди(I) на медной фольге в гидротермальных условиях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе рассмотрен процесс зарождения и роста слоя оксида меди(I) в ходе гидротермальной обработки медной фольги в щелочном растворе. На основании совокупности экспериментальных данных: результатов рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии, а также расчетов свободной энергии Гиббса реакций, при использовании подхода Кабрера–Мотта был сделан вывод, что определяющими факторами в фазовом составе продукта и его морфологии оказываются концентрация гидроксид-анионов и содержание растворенного кислорода.

Об авторах

Д. С. Зимбовский

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: anb@inorg.chem.msu.ru
Россия, 141701, Московская область, Долгопрудный, Институтский пер., 9; Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

А. Н. Баранов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: anb@inorg.chem.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

Список литературы

  1. Navarro R.M., del Valle F., Villoria de la Mano J.A., Álvarez-Galván M.C., Fierro J.L.G. Photocatalytic Water Splitting under Visible Light. Concept and Catalysts Development // Adv. Chem. Eng. 2009. V. 36. № 9. P. 111–143. https://doi.org/10.1016/S0065-2377(09)00404-9
  2. Baran T., Visibile A., Busch M., He X., Wojtyla S., Rondinini S., Minguzzi A., Vertova A. Copper Oxide-Based Photocatalysts and Photocathodes: Fundamentals and Recent Advances // Molecules. 2021. V. 26. № 23. P. 7271. https://doi.org/10.3390/molecules26237271
  3. Зимбовский Д.С., Баранов А.Н. Синтез гетероструктур на основе Cu2O и их фотокаталитические свойства в реакции разложения воды // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 4. С. 385–392. https://doi.org/10.31857/S0002337X20040156
  4. Bijani S., Schrebler R., Dalchiele E.A., Gabás M., Martínez L., Ramos-Barrado J.R. Study of the Nucleation and Growth Mechanisms in the Electrodeposition of Micro- and Nanostructured Cu2O Thin Films // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. № 43. P. 21373–21382. https://doi.org/10.1021/jp208535e
  5. Halin D.S.C., Talib I.A., Daud A.R., Hamid M.A.A. Characterizations of Cuprous Oxide Thin Films Prepared by Sol-Gel Spin Coating Technique with Different Additives for the Photoelectrochemical Solar Cell // Int. J. Photoenergy. 2014. V. 2014. P. 352156. https://doi.org/10.1155/2014/352156
  6. Deo M., Ogale S. Crystal Facet Control for the Stability of p-Cu2O Nanoneedles as Photocathode for Photoelectrochemical Activity // Mater. Today Proc. 2018. V. 5. № 11. P. 23482–23489. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.11.092
  7. Jin Z., Hu Z., Yu J.C., Wang J. Room Temperature Synthesis of a Highly Active Cu/Cu2O Photocathode for Photoelectrochemical Water Splitting // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. № 36. P. 13736–13741. https://doi.org/10.1039/C6TA05274F
  8. Pan L., Zou J.-J., Zhang T., Wang S., Li Z., Wang L., Zhang X. Cu2O Film via Hydrothermal Redox Approach: Morphology and Photocatalytic Performance // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 30. P. 16335–16343. https://doi.org/10.1021/jp408056k
  9. Зимбовский Д.С., Чурагулов Б.Р. Пленки Cu2O и CuO, полученные химическим и анодным окислением на поверхности медной фольги // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 7. С. 694–702. https://doi.org/10.7868/S0002337X18070072
  10. Zimbovskiy D.S., Gavrilov A.I., Churagulov B.R. Synthesis of Copper Oxides Films via Anodic Oxidation of Copper Foil Followed by Thermal Reduction // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2018. V. 347. P. 012010. https://doi.org/10.1088/1757-899X/347/1/012010
  11. Зимбовский Д.С., Чурагулов Б.Р., Баранов А.Н. Гидротермальный синтез пленок Cu2O на поверхности металлической меди в растворе NaOH // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 6. С. 623–627. https://doi.org/10.1134/S0002337X19060174
  12. Zimbovskii D.S., Baranov A.N. One-Step Hydrothermal Surface Oxidation of Copper Foil for Photocatalytic Water Splitting // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2019. V. 525. P. 012018. https://doi.org/10.1088/1757-899X/525/1/012018
  13. Справочник по электрохимии / Под ред. Сухотина А.М. Л.: Химия, 1981. 488 с.
  14. Bratsch S.G. Standard Electrode Potentials and Temperature Coefficients in Water at 298.15 K // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1989. V. 18. № 1. P. 1–21. https://doi.org/10.1063/1.555839
  15. Pabalan R.T., Pitzer K.S. Thermodynamics of NaOH(aq) in Hydrothermal Solutions // Geochim. Cosmochim. Acta. 1987. V. 51. № 4. P. 829–837. https://doi.org/10.1016/0016-7037(87)90096-2
  16. Tromans D. Modeling Oxygen Solubility in Water and Electrolyte Solutions // Ind. Eng. Chem. Res. 2000. V. 39. № 3. P. 805–812. https://doi.org/10.1021/ie990577t
  17. Tromans D. Oxygen Solubility Modeling in Inorganic Solutions: Concentration, Temperature and Pressure Effects // Hydrometallurgy. 1998. V. 50. № 3. P. 279–296. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(98)00060-7
  18. Palmer D.A. Solubility Measurements of Crystalline Cu2O in Aqueous Solution as a Function of Temperature and pH // J. Solution Chem. 2011. V. 40. № 6. P. 1067–1093. https://doi.org/10.1007/s10953-011-9699-x
  19. Palmer D.A. The Solubility of Crystalline Cupric Oxide in Aqueous Solution from 25 to 400°C // J. Chem. Thermodyn. 2017. V. 114. P. 122–134. https://doi.org/10.1016/j.jct.2017.03.012
  20. Giri S.D., Sarkar A. Electrochemical Study of Bulk and Monolayer Copper in Alkaline Solution // J. Electrochem. Soc. 2016. V. 163. № 3. P. I1252–I1259. https://doi.org/10.1149/2.0071605jes
  21. Cabrera N., Mott N.F. Theory of the Oxidation of Metals // Reports Prog. Phys. 1949. V. 12. № 1. P. 163–184. https://doi.org/10.1088/0034-4885/12/1/308
  22. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976. 472 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (3MB)
Метаданные
3.

Скачать (3MB)
Метаданные
4.

Скачать (1MB)
Метаданные
5.

Скачать (497KB)
Метаданные

© Д.С. Зимбовский, А.Н. Баранов, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».