Русакова, Светлана Михайловна. Факторы, влияющие на кинетику и механизм растворения диоксида титана и титанатов в серной кислоте

brief description

Русакова, Светлана Михайловна. Факторы, влияющие на кинетику и механизм растворения диоксида титана и титанатов в серной кислоте : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.01 / Русакова Светлана Михайловна; [Место защиты: Моск. пед. гос. ун-т].- Москва, 2011.- 165 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-2/144

Московский государственный технический университет «МАМИ»
На правах рукописи
04.2.0 1 1 0 7 1 44 "
РУСАКОВА СВЕТЛАНА МИХАЙЛОВНА
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КИНЕТИКУ И МЕХАНИЗМ РАСТВОРЕНИЯ
ДИОКСИДА ТИТАНА И ТИТАНАТОВ В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ
02.00.01 - неорганическая химия
.Диссертация
на соискание ученой степени кандидата химических наук
Научный руководитель - доктор химических наук, профессор Горичев И.Г.
Москва-2011
ОГЛАВЛЕЕ
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Строение и физико-химические свойства ТЮ2.
1.2. Результаты и методы для исследования 21 адсорбционных состояний и кислотно-основных свойств поверхности оксидов
1.3. Определение констант ионизации оксидных
26
суспензий методом потенциометрического титрования со стеклянным электродом
1.4. Теоретическое обоснование классических методов 27 потенциометрического титрования растворов кислот и щелочей
1.5. Титансодержащие минералы 32
1.6. Способы получения диоксида титана 36
1.7. Кинетические закономерности взаимодействия
оксидов металлов с растворами электролитов
1.8. Коррозионные и электрохимические свойства
титана
Глава 2. Объекты и методы изучения кислотно¬
основных, адсорбционных, кинетических и электрохимических закономерностей на границе оксид титана/раствор
2.1. Объекты исследования
2.2. Экспериментальные методы исследования
кислотно-основных характеристик, кинетических, адсорбционных, электрохимических характеристик ТЮ2 и титанатов
Глава 3. Экспериментальное изучение влияния различных параметров на кинетику растворения диоксида титана и титанатов в сернокислых средах и анализ кинетических кривых растворения
‘ 3.1. Влияние различных параметров электролита на
кинетику растворения диоксида* титана в серной кислоте
3.2. Влияние различных параметров- электролита на
96
кинетику взаимодействия титанатов в серной кислотой
3.3. Разработка методов анализа кинетических данных
102
по растворению диоксида титана и титанатов с позиций формальной гетерогенной кинетики •
Глава 4. Экспериментальное исследование адсорбции и кислотно-основных свойств тю2 и титанатов
4.1. Расчет констант равновесия методом
потенциометрического титрования 106
4.2. Расчет констант равновесия из данных зависимости 111 электрокинетического потенциала от pH электролита
4.3. Изучение адсорбции ионов на поверхности ТЮ2 116
4.4. Исследование ратворимости ТЮ2 и титанатов в 121 растворах серной кислоты
Экспериментальное изучение
электрохимических свойств пассивного Ті и
тю2
5.1. Результаты экспериментального изучения 130 зависимости стационарного потенциала титанового электрода от pH
5.2. Моделирование анодного процесса и 132 поляризационных кривых log(i)-E.
5.3. Расчет парциальных токов отдельных стадий 142 механизма анодного растворения пассивного титана
Моделирование механизма растворения диоксида титана и титаната железа (П) в серной кислоте
6.1. Схема механизма растворения диоксида титана в 145 серной кислоте
6.2. Схема механизма растворения ильменита в серной 148 кислоте
Общие выводы Литература

bibliography

Основные выводы
1. Предложено уравнение влияния различных параметров на удельную скорость растворения TiOz и FeTi03 в растворах серной кислоты.
2. Впервые определена лимитирующая стадия растворения ТЮ2 и FeTiOj, заключающаяся в переходе в раствор ионов ТЮ2+ (для Ті02) и нО-Fe-TiO]*] (для ильменита).
3. Установлена связь межу зарядом и радиусом катиона, входящего* в
состав титаната и скоростью его растворения. Чем больше радиус и заряд катиона, тем меньше скорость растворения титаната.. '
4. Предложены 4 кислотно-основных равновесия, устанавливающиеся на границе ТЮ2 /электролит. Рассчитаны. значения, констант кислотно-основных равновесий для разных концентраций фонового электролита, которые позволили провести моделирование распределения' ионов на поверхности, возникающих за счет адсорбции Н+.
5. Найдено, что при pH меньшем рНт.н.з. поверхность-, имеет положительный заряд, возникающий за счет адсорбции Н+, при pH большем рНх.н.з. поверхность заряжена отрицательно; что позволяет объяснить адсорбционные закономерности.
6. Показано, что титан, покрытый фосфат-ионами может быть использован в качестве ионселективного индикаторного электрода на различные фосфат-ионы, при определенных значениях pH среды.
7. При моделировании процесса анодного растворения титана установлено, что первый пик кривых анодной поляризации титанового электрода соответствует переходу титана (III) в оксид титана (IV).
8. Моделирование кинетических процессов растворения ТЮ2 и FeTi03 в
серной кислоте позволяет предложить схему механизма растворения и объяснить полученные экспериментальные данные: влияние
концентрации серной кислоты, эффективной энергии активации, температуры электролита, эффективные порядки по ионам Н+ и SO*'.