Μορφοποίηση ινών άνθρακα με μέταλλα και κράματα μετάλλων και μελέτη των καταλυτικών ιδιοτήτων των λαμβανόμενων συστημάτων:
Creators: name: Αναστασιάδου, Ζαφειρία-Μαρία Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Μορφοποίηση ινών άνθρακα
Φασματοσκοπία Εμπέδησης
Νικέλιο
Modification of carbon fibers
Impedance spectroscopy
Nickel

description: Οι ίνες άνθρακα, που λαμβάνονται με γραφιτοποίηση πολυακρυλονιτριλίου, εμφανίζουν μεγάλη μηχανική σταθερότητα και υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Η ηλεκτροχημική οξείδωση των ινών αυτών με εφαρμογή εναλλασσόμενων οξειδωτικών και αναγωγικών παλμών, οδηγεί στη δημιουργία μεγάλου αριθμού ενεργών οξυγονούχων ομάδων στην επιφάνειά τους. Πάνω σε αρχικές και οξειδωμένες ίνες άνθρακα κατέστη δυνατή η απόθεση νικελίου, κραμάτων νικελίου-βολφραμίου, καθώς και κραμάτων νικελίου-βολφραμίου-τιτανίου, από διάφορα ηλεκτρολυτικά διαλύματα και για διάφορες ταχύτητες σάρωσης του δυναμικού. Η μελέτη με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (SEM) έδειξε ότι στην περίπτωση των οξειδωμένων ινών άνθρακα έχουμε μια πληρέστερη και περισσότερο ομοιόμορφη επικάλυψη σε σχέση με τις αρχικές ίνες, η οποία αποδίδεται στην παρουσία των οξυγονούχων ενεργών ομάδων (-COOH, -OH) στην επιφάνεια των ινών αυτών. Οι ενεργές αυτές ομάδες, στην περίπτωση των Ni-W μορφοποιημένων ινών, δρουν ως κέντρα ανάπτυξης των κρυστάλλων Ni-W. Στην περίπτωση των Ni-W-Ti μορφοποιημένων ινών, παρατηρήθηκε μία δευτεροταγής δομή κρυστάλλωσης των Ni-W αποθέσεων στην επιφάνεια των ενσωματωμένων μορίων των οξειδίων του τιτανίου. Η καταλυτική δραστικότητα των αποθεμάτων Ni, Ni-W, Ni-W-Ti μελετήθηκε με τη φασματοσκοπία εμπέδησης (IS) στην περίπτωση της οξειδώσεως του υδρογόνου. Και στις τρεις περιπτώσεις, οι τιμές της Rct για την αντίδραση αυτή είναι μικρότερες στα αποθέματα των οξειδωμένων ινών, πράγμα που συνεπάγεται ότι η καταλυτική δραστικότητα τους είναι μεγαλύτερη. Διαπιστώθηκε ότι τα αποθέματα Ni-W-Ti πάνω σε ίνες άνθρακα εμφανίζουν μεγαλύτερη καταλυτική δραστικότητα από ότι τα αποθέματα Ni και Ni-W. Η υψηλότερη αυτή καταλυτική δραστικότητα μπορεί να αποδοθεί στην τροποποιημένη με Ni-W+ΤiOx αποθέσεις ηλεκτροδιακή επιφάνεια λόγω της ενσωμάτωσης της σκόνης του τιτανίου στη μήτρα του νικελίου καθώς και λόγω της παρουσίας μη στοιχειομετρικών οξειδίων του τιτανίου και διμεταλλικών ενώσεων νικελίου-τιτανίου. Συμπεραίνεται ότι τα μορφοποιημένα με Ni ηλεκτρόδια άνθρακα αποτελούν ένα πολύτιμο εργαλείο στην τεχνολογία των στοιχείων καύσεως.
description: The graphitized polyacrylonitrile carbon fibers present high mechanical stability and electric conductivity. The electrochemical oxidation of these fibers, achieved by the application of alternating oxidative and reductive pulses, results in the creation of a large number of active oxygenated groups on their surface. The deposition of nickel layers, nickel-tungsten layers and nickel-tungsten-titanium layers was achieved on pristine and oxidized carbon fibers by electrolyzing them in different electrolyte solutions, with different scan rates of the potential. Scanning electron microscopy (SEM) measurements showed that the oxidized carbon fibers, in comparison with the pristine ones, present a clear and more uniform coverage, which can be attributed to the presence of active oxygenated groups (-COOH, -OH) on their surface. These active groups, in the case of Ni-W modified electrodes, act as centre for Ni-W crystallization. Secondary crystal growth of Ni-W layers on the surface of the embedded Ti oxides particles was observed in the case of the Ni-W-Ti modified electrodes. Impedance spectroscopy (IS) was used to study the electrocatalytic activity of nickel, nickel-tungsten and nickel-tungsten-titanium deposits for the hydrogen evolution reaction (HER). In all cases, the Rct values for HER are lower for the oxidized fibers deposits, denoting their higher electrocatalytic activity. Besides, Ni-W-Ti deposits on carbon fibers exhibit the highest electrocatalytic activity compared with the simple Ni and Ni-W deposits. Their great activity can be attributed to the developed electrode surface due to incorporation of Ti powder into the nickel matrix as well to the presence of nonstoichiometric titanium oxides and intermetallic Ni-Ti compounds. In conclusion, nickel modified carbon electrodes are considerated as a precious tool in the technology of the combustion elements.