Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

тугоплавких металлов обладают также каталитическими и электрокаталитическими свойствами [3]. Нанесение карбидов тугоплавких металлов на подложки с более развитой поверхностью, например на углеродные волокна, может повысить эффективность таких каталитических систем. Использование электрокатализа имеет ряд преимуществ, в том числе способность проведения разнообразных реакций при различных условиях — от восстановительных до сильно окислительных. Возможность точной регулировки потенциала позволяет управлять ходом реакции. От обычного катализа электрокаталитические реакции отличаются тем, что продукты не содержат реагентов в форме оксидов, гидроксидов или солей. В электрохимических процессах в качестве восстановителя или окислителя выступает электрон, поэтому образуются продукты высокой чистоты [4]. Окислительные реакции являются одними из наиболее используемых в промышленности, но продукты данных реакций зачастую опасны для человека и природы. Ранее уже были синтезированы карбид ниобия NbC, полукарбид молибдена Mo 2 C и карбид тантала TaC на углеродных волокнах методом бестокового переноса в расплавленных солях и изучены их электрокаталитические свойства в реакции разложения пероксида водорода [5-8]. Карбиды хрома ещё не исследовались в электрокаталитической реакции разложения пероксида водорода в качестве электродного материала. Поэтому целью данной работы было изучение кинетики реакции электрокаталитического разложения пероксида водорода на углеродных волокнах с покрытиями карбидов хрома Cr 3 C 2 и Cr 7 C 3 и сравнение их электрокаталитической активности с композиционными материалами Mo 2 C/C, TaC/C и NbC/C, а также с медью и платиной. Эксперимент Для исследования кинетики реакции электрокаталитического разложения пероксида водорода использовали композиционные материалы Cr 3 C 2 /C и Cr 7 C 3 /C, синтезированные на углеродном волокне в течение 16 и 12 ч при температуре 850 и 950 °C соответственно методом бестокового переноса в расплаве солей NaCl-KCl-CrCb-Cr [9]. Для определения скорости электрокаталитического разложения пероксида водорода применялся метод, основанный на измерении объёма выделяющегося газа — кислорода. Измерение объёма выделившегося газа производилось в единицу времени. В качестве катода использовалось исходное углеродное волокно марки Карбопон-В-22, в качестве анода служил электрод из углеродного волокна с покрытиями карбидов хрома Cr 3 C 2 /C и CryC 3 /C. В стакан опускались вверх дном мерные цилиндры ёмкостью 25 мл, заполненные пероксидом водорода. В цилиндры были введены электроды с использованием резиновых пробок таким образом, чтобы во время погружения в цилиндры не попадал воздух и в то же время через резиновые пробки пероксид водорода мог сообщаться с раствором в стакане. Таким образом, два цилиндра представляли собой сообщающиеся сосуды, а электрический ток мог протекать между двумя электродами. Энергию активации процесса рассчитывали, исходя из экспериментальных данных, полученных при различной температуре (30, 40 и 50 °C). Результаты и обсуждение Для определения порядка реакции разложения пероксида водорода были использованы два интегральных метода: метод подстановки (расчёт констант скоростей реакции по уравнениям для различных порядков реакции) и графический (построение графиков функций различных зависимостей объёма от времени и определение прямолинейной зависимости одной из них). Константу скорости реакции определяли по тангенсу угла наклона прямой в соответствующих координатах. Кинетические зависимости электрокаталитического разложения пероксида водорода на углеродном волокне с покрытиями карбидов хрома & 7 C 3 при температуре 30 °C в различных координатах для нулевого, первого, второго и третьего порядков реакции представлены на рис. 1. Данные зависимости позволяют определить графическим методом порядок реакции, они представлены в виде Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 361-365. Transactions of the Kola Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 361-365. © Слесарев Д. С., Долматов В. С., 2024 362