Elektrochemiczne właściwości metalicznego renu Małgorzata Krzyszczak Pracownia Elektrochemicznych Źródeł Energii Kierownik pracy: prof. dr hab. A. Czerwiński Opiekun: mgr M. Chotkowski Ren jest pierwiastkiem chemicznym z grupy metali przejściowych. Główną jego zaletą jest bardzo wysoka temperatura topnienia (3180°C) dzięki czemu wykorzystywany jest do produkcji styków elektrycznych. Jest bardziej odporny na korozję niż wolfram, więc stosuje się go również do produkcji włókien do lamp elektronowych. Nowe rozwiązania technologiczne ostatniej dekady (zwłaszcza w przemyśle petrochemicznym, lotniczym i medycynie nuklearnej) spowodowały zwiększone zapotrzebowanie na ren i jego związki. Obecnie ren służy jako dodatek w stopach używanych do produkcji turbin silników samolotów i osłon pojazdów. Swoje największe zastosowanie znalazł w produkcji katalizatorów (Pt-Re) do produkcji wysokooktanowych benzyn bezołowiowych. W medycynie stosowane są promieniotwórcze izotopy renu (188Re, 186Re) do diagnostyki oraz terapii chorób nowotworowych. Krzywe CV otrzymane dla drutu Re pokazują, że w wyniku polaryzacji anodowej tworzy się kilka form renu na wyższych stopniach utlenienia (Fig.4.). Pomiary CV wykonane dla tlenków renu(IV, VI) potwierdzają możliwość powstania właśnie takich form na elektrodzie renowej (Fig.5., Fig.6.). Fig.4. Krzywa CV drutu Re zarejestrowana w 0,5M H2SO4 dla szybkości polaryzacji 20mV/s. Fig.5. Krzywa CV ReO2 zarejestrowana w 0,5M H2SO4 dla szybkości polaryzacji 20mV/s. Fig.6. Krzywa CV ReO3 zarejestrowana w 0,5M H2SO4 dla szybkości polaryzacji 20mV/s. Spektroskopia UV-Vis Analiza otrzymanych widm UV-Vis wskazuje, na to że jonowym produktem utleniania metalicznego renu są jony ReO4- SEM Zdjęcia ze skaningowego mikroskopu elektronowego pokazują, że metaliczny ren ulega korozji w warunkach prowadzenia pomiarów. Uwidacznia się to mocno rozwiniętą powierzchnią i licznymi wżerami na powierzchni. Cele pracy: Zbadanie elektrochemicznych właściwości elektrody wykonanej z metalicznego renu w środowisku kwasu siarkowego(VI) Identyfikacja jonowych produktów reakcji elektrodowych na podstawie widm UV-Vis Techniki pomiarowe Chronowoltamperometria cykliczna, chronoamperometria Spektroskopia UV-Vis Elektronowy mikroskop skaningowy SEM Elektrochemia Pomiary elektrochemiczne prowadzone były w układzie trójelektrodowym, w którym elektrodą badaną był drut renowy, elektrodą odniesienia – elektroda chlorosrebrowa, względem której prowadzone były wszystkie eksperymenty CV, a elektrodą pomocniczą – siatka platynowa. Badania wykonywano dla dwóch stężeń kwasu siarkowego(VI): 0,5M i 4M, w atmosferze azotu i w temperaturze pokojowej. Dla 4M H2SO4 uwidacznia się obszar adsorpcji i desorpcji wodoru (Fig.1.), czego nie obserwuje się dla roztworu 0,5M H2SO4 (Fig.2.). Ostre piki utleniania i redukcji otrzymano po pozostawieniu drutu Re w 1M roztworze KOH (Fig.3.). Powstała na powierzchni elektrody Re warstwa, to najprawdopodobniej ReO2. Fig.4. Widmo UV-Vis 0,5M roztworu H2SO4 po eksperymentach chronoamperometrycznych, w których elektrodę polaryzowano przy potencjale 750mV przez 10min. Fot.1. Świeży drut Re; powiększenie 5000 razy. Fot.2. Skorodowany drut Re po cyklicznej polaryzacji; powiększenie 5000 razy. Wnioski: Stężenie kwasu siarkowego(VI) ma istotny wpływ na otrzymane sygnały prądowe W przypadku mniejszego stężenia kwasu, łatwiej jest otrzymać warstwę tlenkową, co może sugerować łatwiejsze utlenianie tlenków w stężonym kwasie do jonów ReO4- Eksperymenty CV przeprowadzone dla metalicznego renu oraz jego tlenków ReO2 i ReO3 wskazują na fakt tworzenia się na powierzchni metalu różnych form tlenkowych Przetrzymywanie elektrody renowej w roztworze alkalicznym powoduje pojawienie się wyraźnych, ostrych pików utlenienia i redukcji Widmo roztworu otrzymanego po eksperymentach CV dla elektrody renowej, wskazuje na tworzenie się ReO4- Ren w środowisku kwasu siarkowego(VI) pod wpływem polaryzacji anodowej ulega korozji, co potwierdzają zdjęcia wykonane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego obrazujące zmiany powierzchni elektrody Fig.1. Krzywa CV drutu Re zarejestrowana w 4M H2SO4 dla v=100mV/s. Fig.2. Krzywa CV drutu Re zarejestrowana w 0,5M H2SO4 dla v=100mV/s. Fig.3. Krzywe CV drutu Re dla różnych szybkości polaryzacji, w roztworze 0,5M H2SO4, po pozostawieniu w 1M roztworze KOH przez 2h.