Otrzymywanie i badanie elektrochemicznych właściwości warstw kompozytowych składających się
z nanorurek węglowych, polianiliny i wybranych heksacyjanożelazianów metali.
Małgorzata KubackaPraca wykonana w Pracowni Elektroanalizy Chemicznej pod kierunkiem dr Jadwigi Stroki
CELE PRACY Ustalenie optymalnych warunków pokrycia elektrody z węgla szklistego (GC)
nanorurkami węglowymi (CNT), Polimeryzacja pochodnych aniliny w celu utworzenia matrycy polimerowej (PANI), Wytwarzanie warstw heksacyjanożelazianu (II,III) metali na elektrodzie GC/PANI w
obecności jonów potasowych, Charakterystyka elektrochemiczna wytworzonych warstw w obecności kationów metali
alkalicznych, Badanie wpływu stężenia przeciwjonu na właściwości warstw kompozytowych.
Układy badane w pracy:
Badano elektrodę GC modyfikowaną warstwami kompozytowymi: CNT/PANI/heksacyjanożelazianu indu(III) CNT/PANI/heksacyjanożelazianu niklu(II) CNT/PANI/heksacyjanożelazianu miedzi(II) zawierającymi różne przeciwjony.
Wytwarzanie warstw: CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6],
CNT/PANI/K2Cu[Fe(CN)6], CNT/PANI/K2Ni[Fe(CN)6.
Rys.2. Krzywe woltamperometryczne narastania warstwy heksacyjanożelazianu (II,III) indu (III) w roztworze zawierającym 0.5 M roztworu KCl, 8,3 mM In(NO3)3 i 8,3 mM K3Fe(CN)6 o pH=2 rejestrowane na GC pokrytej warstwą CNT/PANI. v= 50 mV/s
Rys.3. Krzywe woltamperometryczne narastania warstwy heksacyjanożelazianu (II,III) miedzi (II) w roztworze zawierającym 0.5 M roztworu KNO3, 1 mM CuCl2 i 1 mM K3Fe(CN)6 o pH=2 rejestrowane na GC pokrytej warstwą CNT/PANI. v= 50 mV/s
Rys.4. Krzywe woltamperometryczne narastania warstwy heksacyjanożelazianu (II,III) niklu (II) w roztworze o pH 2 zawierającym 1 M KNO3 , 5mM Ni(NO3)2 i 5 mM K3[Fe(CN)6] rejestrowane na GC pokrytej warstwą CNT/PANI. v= 50 mV/s.
Wpływ rodzaju i stężenia przeciwjonu (Li+, Na+, K+, Rb+ i Cs+) na właściwości elektrochemiczne warstw:
CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6], CNT/PANI/K2Cu[Fe(CN)6], CNT/PANI/K2Ni[Fe(CN)6].
LiNO3
NaNO3
KNO3RbNO3
CsNO3
WNIOSKI: Pokrycie elektrody GC nanorurkami powoduje wzrost prądów pojemnościowych
Warstwa PANI stabilizuje warstwę nanorurek
Woltaperogramy otrzymanych warstw kompozytowych CNT/PANI/
heksacyjanożelazianów Ni(II), In(III) i Cu(II) charakteryzują się pikami przy
wyższych potencjałach związanymi z procesem [Fe(CN)6] 3-/4- oraz dwa słabo
wykształcone piki związane z procesem leukoemeraldyny/emeraldyny
Pokrycie elektrody warstwą CNT/PANI/heksacyjanożelaziany powodowało, że
procesy elektrodowe zachodziły przy wyższych potencjach (Rys.11)
Otrzymane warstwy kompozytowe charakteryzowały się dobrymi właściwościami
jonowymiennymi
Charakterystyka woltamperometryczna warstwy modyfikatora zależy istotnie od
rodzaju i stężenia jonu metalu alkalicznego obecnego w roztworze
Potencjały formalne badanych warstw kompozytowych zmieniały się liniowo z
log [K+]
Warstwy kompozytowe CNT/PANI/NaNi2[Fe(CN)6] charakteryzowały się dużą
selektywnością w stosunku do jonów Cs+0,45
0,55
0,65
0,75
0,85
0,95
0,05 0,1 0,15 0,2
rj [nm]
EF
[V]
Li+
Na+
K+
Rb+
Cs+
Rys. 11. Zależność potencjału formalnego warstwy: (-) – GC/KIn[Fe(CN)6] (1), (-)- GC/PANI/KIn[Fe(CN)6] (2) i (-)- GC/CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6](1) R.Dzieniszewski, J.Stroka, PJ.Kulesza, Z.Galus, Pol. J. Chem., 75, 1753, 2001(2) D.Krawczyk J.Stroka praca w przygotowaniu do druku
LiNO3 NaNO3
RBNO3KNO3
Rys.6.Krzywa woltamperometryczna warstwy CNT/PANI/K2CuFe(CN)6 w 0.1 M roztworach soli metali alkalicznych o pH = 2. Szybkość polaryzacji 50 mV/s.
LiNO3
Rys.5. Krzywa woltamperometryczna warstwy CNT/PANI/KInFe(CN)6 w 0.1 M roztworach soli metali alkalicznych o pH = 2. Szybkość polaryzacji 50 mV/s.
KNO3 RbNO3
Badanie wpływu stężenia jonów K+ na właściwości elektrochemiczne warstw: CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6], CNT/PANI/K2Cu[Fe(CN)6], oraz
CNT/PANI/K2Ni[Fe(CN)6].
Rys.8. Woltamperometryczne zależności prądu od potencjału elektrody GC modyfikowanej warstwą CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6] otrzymane w roztworach KNO3 o stężeniach: 1 M- (-), 0.5 M- (-), 0.1 M- (-), 0.01 M- (-). v= 50 mV/s.
Rys.9. Woltamperometryczne zależności prądu od potencjału elektrody GC modyfikowanej warstwą CNT/PANI/K2Cu[Fe(CN)6] otrzymane w roztworach KNO3 o stężeniach: 1 M- (-), 0.5 M- (-), 0.1 M- (-), 0.01 M- (-). v= 50 mV/s.
Rys.10. Woltamperometryczne zależności prądu od potencjału elektrody GC modyfikowanej warstwą CNT/PANI/K2Ni[Fe(CN)6] otrzymane w roztworach KNO3 o stężeniach: 1 M- (-), 0.5 M- (-), 0.1 M- (-), 0.01 M- (-). v= 50 mV/s.
Piki katodowy i anodowy obserwowane na Rys. 2 przy potencjale około 0.80 V związane są z następującym procesem elektrodowym:
KIn[FeII(CN)6] ↔ In[FeIII(CN)]6 + e- + K+
Na Rys.3. obserwujemy dwa piki, katodowy oraz anodowy odpowiednio przy potencjałach 0,74V i 0,78V oraz anodowy, które związane są z następującym procesem:
KCu[FeIII(CN)6] + e- + K+ K2Cu[FeII(CN)6]
Na Rys.4. pojawiają się dwie pary pików katodowych i anodowych, zachodzące procesy elektrodowe opisują równania:
Ni1.5 [FeIII(CN)6] + e- + K+ ↔ KNi1.5[FeII(CN)6] KNi[FeIII(CN)6] + e- + K+ ↔ K2Ni[FeII(CN)6]
Potencjały pików anodowych wynoszą: 0.725 V i 0.568 V a, pików katodowych 0.652 V i 0.527 V. Obie istniejące formy heksacyjanożelazianu (II,III) niklu (II) różnią się rozpuszczalnością
NaNO3
Rys.7. Krzywa woltamperometryczna warstwy CNT/PANI/K2NiFe(CN)6 w 0.1 M roztworach soli metali alkalicznych o pH = 2. Szybkość polaryzacji 50 mV/s.
Rys.1. Krzywe woltamperometryczne narastania warstwy
polianiliny (PANI) w roztworze o pH=2 zawierającym 5mM
aniliny i 0.5M KCl rejestrowane na GC pokrytej warstwą
nanorurek. v= 50 mV/s
CsNO3
CsNO3 CsNO3
Top Related