Анодное поведение гибридного железо-титанового электрода в водных средах

ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», Казань

Процессы анодного растворения титана и железа в различных водных средах имеют большое практическое значение для ряда технологий: обработка поверхности металла, очистка сточных вод и водоподготовка, электрохимический синтез гидроксидных и оксогидроксидных соединений. В последнее время большой интерес представляют материалы на основе смешанных оксидов железа и титан, которые демонстрируют многообразие магнитных и электрических характеристик в зависимости от условий синтеза. Такие системы перспективны в качестве гетерогенных катализаторов, газовых сенсоров и вакуумных датчиков, эффективных сорбентов и агентов для очистки природных и сточных вод.

Одним из перспективных способов получения оксидов металлов является электрохимический синтез, основанный на процессах анодной ионизации металлов и последующей гидратации. Этот метод позволяет, во-первых, регулировать параметры процесса (состав и концентрация электролита, сила тока, напряжение и т.д.) и, во-вторых, получать дисперсные, в том числе наноразмерные, частицы с заданными характеристиками – диапазон размеров, форма, морфология, фазовый и химический  состав.

В настоящей работе исследовано электрохимическое поведение гибридного электрода Fe-Ti, представляющего собой жесткий электрический контакт технического железа (99,25%) и титана марки ВТ 1-0 (98,33%), в условиях анодной поляризации в водных растворах электролитов, содержащих галогенид-ионы (F^-, Cl^-). При этом определены условия и электрические параметры регулирования сопряженного растворения железа и титана. Поставленные задачи исследования решались с привлечением гальваностатического, хронопотенциометрического, гравиметрического и микроскопического методов.

Установлено, что путем изменения соотношения составляющих гибридного электрода, общей плотности анодного тока и состава раствора можно управлять скоростью анодных процессов и составом продуктов анодного окисления гибридного электрода Fe-Ti. Показано, что в зависимости от поставленной задачи можно добиться или равномерного растворения железа и титана, или преобладающего растворения того или иного металла, и таким образом, получать сложные гидроксиды с разным соотношением Fe и Ti. Например, экспериментально установлено, что при равных поверхностях составляющих гибридного электрода интенсивность растворения железной составляющей превышает растворение титановой составляющей в 15-30 раз.

Показано, что анодное растворение гибридного электрода в водных растворах галогенидов с последующей реакцией гидролиза позволяет получать кристаллические структуры сложных оксигидроксидов Fe и Ti, как предшественников титанатов железа и ферритов титана заданного состава и структуры.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и образования РФ, задание № 4.1584.2014/К.