ИСТИНА

Функциональные покрытие для электродов на основе цеолитов различных структур представляют большой интерес благодаря высокой термической и коррозионной стойкости, большой абсорбционной ёмкости, а также высокой селективности абсорбции в цеолитах. Однако для использования всех преимуществ цеолитного материала функциональное покрытие должно быть сплошным, тонким и равномерным, поэтому задача разработки методик синтеза высококачественных цеолитных покрытий на поверхности электродов является актуальной и важной. В литературе представлено большое количество подходов к синтезу таких слоёв, включающих такие ресурсозатратные стадии как прививка поверхностноактивных веществ, плазменное напыление промежуточных металлических покрытий, прокаливание в токе воздуха, обработка поверхности электрода кислотами и щелочами, или нанесение кристаллов целевой структуры перед стадией кристаллизации цеолитного слоя. В настоящей работе для увеличения сродства поверхности электрода к цеолитному материалу и повышения качества образующегося покрытия предлагается использовать электрохимическое травление, окисление и восстановление металлической поверхности. Такой подход является существенно менее энергозатратным, чем прокаливание или плазменное напыление дополнительных покрытий и позволят варьировать химический и фазовый состав поверхности носителя в широком диапазоне для подбора оптимальных условий кристаллизации цеолитов различных структур.

Functional zeolite coating of electrodes is of especial interest due to high thermal and chemical stability, absorbtion capacity and selectivity of zeolites. In order to benefit from those properties continuous thin and uniform zeolite coating should be synthesized. Therefore high quality zeolite coating on electrode formation technique development is an important task. Large number of approaches to zeolite coating synthesis utilizing energy-intensive stages like surface functionalization with surfactants, sputtering of intermediate metal layers, calcination, acid or base treatment or seeding prior zeolite crystallization are reported in literature. Thus in current work we propose electrochemical etching, oxidation and reduction of metal surface as a way of zeolite to support affinity increase. This approach is much less energy-intensive than calcination and sputtering and allowes to tune chemical and phase composition of supports surface in a wide range in order to reach different zeolite coating optimal crystallization conditions.

Проект позволит разработать подход к созданию электродов с цеолитным покрытием, которые будут обладать высокой селективностью за счёт механизмов молекулярной фильтрации, высокой сорбционной ёмкостью благодаря большой удельной площади поверхности цеолита, а также сравнительно низким сопротивлением на границе металл-цеолит.

У коллектива лаборатории Кинетики и Катализа химического факультета МГУ имеется многолетний опыт работы в области синтеза и исследования микро- и мезопористых адсорбентов, цеолитов и мембран на основе цеолитов и цеолитоподобных материалов. Разработаны процедуры синтеза цеолитных мембран некоторых структур, включающие модифицирование подложки предварительным нанесением зародышей кристаллов или адсорбцией крупных катионов; В распоряжении коллектива имеются настольный дифрактометр Bruker D2 Phaser вместе с программным комплексом Bruker Difrac.suite Eva для исследования фазового состава, настольный сканирующий электронный микроскоп Hitachi TM3030Plus вместе с программно-аппаратным комплексом энергодисперсионного анализа Bruker Quantax70 для исследования морфологии и химического состава образцов, а так же автоматический сорбтометр Micromeritics ASAP 2000 для определения удельной площади поверхности и распределения пор по размерам Отработана методика исследования электрохимических процессов, протекающих на поверхности металического носителя, методами циклической вольтамперометрии и амперохронометрии с использованием потенциогальваностата Metrohm Autolab PGSTAT302N и программного пакета NOVA v.1.11 Имеется возможность проводить исследование химического состава поверхности образцов метедом рентгенфотоэлектронной спектроскопии на спектрометр рентгеновский фотоэлектронный с функциями спектроскопии ОЖЕ, УФЭС, ВИМС KRATOS AXIS ULTRA DLD

Предложена процедура электрохимической модификации поверхности подложки из нержавеющей стали марки 316L, состоящая из электрохимической полировки анодированием в смеси серной и фосфорной кислот, с последующей процедурой трехстадийной электрохимической активации поверхности окислением-восстановлением-окислением в 5М растворе NaOH, позволяющая при кристаллизации NaA из истинного раствора-прекурсора без предварительного нанесения кристаллов целевой фазы получать равномерные сплошные слой цеолитных частиц размером около 500 нм. Исследовано влияние отжига на воздухе и двух различных режимов электрохимической обработки на морфологию и состав поверхности пластин из нержавеющей стали марки 316L. Найдены корреляции между составом поверхности подложки и скоростью кристаллизации цеолитов структур LTA, FAU, MFI и BEA. Показано, что состав поверхности подложки оказывает значительно большее влияние на скорость кристаллизации цеолитов структуры MFI, чем содержание Al в структуре цеолита. Разработана методика получения сплошных цеолитных покрытий структуры MFI на пластинах из нержавеющей стали марки 316L. Предложена методика оценки вклада нецеолитных пор в проницаемость цеолитных слоёв по первапорационным данным.