Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

Поскольку применение кремния и материалов на его основе зависит от их морфологии, актуальными являются исследования, направленные на изучение возможности регулирования морфологии осадка при электролизе. Например, добавка KI в расплавы KF-KCl-K 2 SiF 6 может способствовать формированию сплошных осадков в более широком интервале параметров электролиза [9]. В данной работе определено влияние мениска на трехфазной границе электрод / газовая фаза / расплав на рабочую плотность стеклоуглеродного электрода, а также влияние 2 мол. % йодида калия на электрохимическое восстановление кремния на стеклоуглероде в расплаве KF-KCL-K 2 SIF 6 . Результаты Эксперименты проводили в трехэлектродной закрытой ячейке из нержавеющей стали в атмосфере аргона. Рабочим электродом служила стеклоуглеродная пластинка, вспомогательным электродом и электродом сравнения служил монокристаллический кремний. Были получены вольтамперометрические зависимости на стеклоуглероде в расплаве KF-KCL-K 2 SIF 6 без KI и с добавкой 2 мол. % KI. На рисунке 1 приведены вольтамперные зависимости, полученные на стеклоуглеродном катоде в расплаве KF-KCl-K 2 SiF 6 при температуре 750 °С с добавкой 2 мол. % KI и без нее. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 82-86. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 82-86. 0,4 Рис. 1. Вольтамперограммы, полученные на стеклоуглероде при температуре 750 °С в расплавах (мол. %) 66,5KF-33,3KCl-0,23K2SiF6 и 65,2KF-32,6KCl-2,0KI-0,23K2SiF6 На зависимостях виден один катодный и один анодный пики, характеризующие процессы электровосстановления ионов кремния и окисления электроосажденного кремния. Причем наличие одного катодного пика свидетельствует о протекании исследуемого катодного процесса в одну стадию: Si4++ 4e~=Si0, а несимметричность анодного пика может указывать на двухстадийное окисление кремния, окисление кремния до разных электроактивных ионов и на диффузионные затруднения в приэлектродном слое. При увеличении скорости развертки потенциал пика катодной плотности тока смещается в отрицательную область, что характерно для электрохимических реакций, протекающих по механизму квазиобратимой или необратимой электрохимической реакции. При потенциалах отрицательнее -0,2 В наблюдается волна, связанная с началом электровосстановления катионов калия. Аналогичные вольтамперные зависимости получены в расплаве KF-KCl-K 2 SiF 6 с добавкой 2 мол. % KI. Это указывает на сохранение механизма исследуемого процесса в целом. Отличиями вольтамперных зависимостей являются меньшие катодные токи и, связанные с этим эффектом, менее растянутые по оси потенциалов анодные пики растворения кремния. Основной причиной снижения катодных токов может являться изменение угла смачивания стеклоуглерода расплавом при добавлении йодида калия, что обусловлено изменением межфазного натяжения на границе стеклоуглерод / расплав KF-KCl-K 2 SiF 6 при добавлении в него KI. В этом случае добавка KI может оказывать вышеотмеченное влияние не на катодный ток, а на поверхность рабочего стеклоуглеродного электрода. Для учета влияния формирующегося в ходе поляризации мениска на трехфазной границе электрод — расплав— атмосфера на реальную площадь контакта электрод— электролит были получены вольтамперные © Жук С. В., Минченко Л. М., Суздальцев А. В., Исаков А. В., Зайков Ю. П., 2023 83