RU2241541C1 - Method of preparing oxide catalysts - Google Patents

Method of preparing oxide catalysts

Info

Publication number
RU2241541C1
RU2241541C1 RU2003123882/04A RU2003123882A RU2241541C1 RU 2241541 C1 RU2241541 C1 RU 2241541C1 RU 2003123882/04 A RU2003123882/04 A RU 2003123882/04A RU 2003123882 A RU2003123882 A RU 2003123882A RU 2241541 C1 RU2241541 C1 RU 2241541C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
coating
metal
oxides
mol
Prior art date
Application number
RU2003123882/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003123882A (en
Inventor
В.С. Руднев (RU)
В.С. Руднев
М.С. Васильева (RU)
М.С. Васильева
Т.П. Ярова (RU)
Т.П. Яровая
Н.Б. Кондриков (RU)
Н.Б. Кондриков
Л.М. Тырина (RU)
Л.М. Тырина
П.С. Гордиенко (RU)
П.С. Гордиенко
Original Assignee
Институт химии Дальневосточного отделения РАН (статус государственного учреждения)
Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт химии Дальневосточного отделения РАН (статус государственного учреждения), Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный университет filed Critical Институт химии Дальневосточного отделения РАН (статус государственного учреждения)
Priority to RU2003123882/04A priority Critical patent/RU2241541C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2241541C1 publication Critical patent/RU2241541C1/en
Publication of RU2003123882A publication Critical patent/RU2003123882A/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: electrochemical deposition processes.
SUBSTANCE: invention relates to electrochemically depositing catalytically active metal oxide-containing layers and can be used in heterogeneous catalysis reactions. Method comprises anodic-sparkle deposition from alkali electrolyte containing bivalent and/or polyvalent metal in amount ensuring formation of colloidal solution. Coating is formed under electroplating conditions at effective current density 0.5 to 40 A/dm2 with direct or alternating current, or alternating unipolar current, or under falling-power conditions with electrode voltage up to 600 v.
EFFECT: extended of concentrations of metal oxides introduced into catalytically active layer and increased choice of metal oxides due to enabled possibility of using oxides of bi- and polyvalent metals.
10 ex

Description

Изобретение относится к получению катализаторов, а именно к способам электрохимического нанесения на вентильные металлы и их сплавы, в частности на титан и его сплавы, алюминий и его сплавы, каталитически активных слоев, а также носителей катализаторов, содержащих оксиды металлов, которые могут быть использованы в реакциях гетерогенного катализа.The invention relates to the preparation of catalysts, and in particular to methods of electrochemical deposition on valve metals and their alloys, in particular titanium and its alloys, aluminum and its alloys, catalytically active layers, as well as catalyst supports containing metal oxides, which can be used in heterogeneous catalysis reactions.

Известен способ приготовления многокомпонентных комплексных катализаторов на подложке из Ti, Fe, Nb, Zr, Al, Sb, Bi путем анодного окисления при искровом разряде в электролите, содержащем соединения переходных металлов [пат. ГДР №248064, опубл.29.07.87 г.]. Полученные слои катализатора с большой удельной поверхностью содержат смесь оксидов подложки и оксидов переходных металлов из электролита, в том числе до 10% оксидов Мn. Недостатком известного способа является ограниченное количество оксидов в полученном катализаторе и их недостаточно высокое содержание.A known method of preparing multicomponent complex catalysts on a substrate of Ti, Fe, Nb, Zr, Al, Sb, Bi by anodic oxidation during spark discharge in an electrolyte containing transition metal compounds [US Pat. GDR No. 248064, publ. 29.07.87]. The obtained catalyst layers with a large specific surface area contain a mixture of substrate oxides and transition metal oxides from an electrolyte, including up to 10% Mn oxides. The disadvantage of this method is the limited number of oxides in the resulting catalyst and their insufficiently high content.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения оксидных каталитически активных слоев для глубокого окисления органических соединений и оксида углерода на подложке, выполненной из вентильного металла или его сплава, путем анодно-искрового осаждения в анодном режиме при частоте импульсов 50 Гц, длительности импульсов 50-300 мкс, плотности тока 10-120 А/дм2, напряжении 200-520В в течение 1200-2400 с в щелочном электролите с добавлением ультрадисперсных порошков оксидов металлов (Al, Zr) и солей переходных металлов, выбранных из группы Мn, Сr, Сu, Со, Fe, или их смеси [пат. РФ №2152255, опубл. 10.07.2000]. Способ обеспечивает получение каталитических слоев, включающих 3-25% кислородсодержащих соединений переходных металлов от общей массы покрытия.Closest to the claimed is a method of producing oxide catalytically active layers for deep oxidation of organic compounds and carbon monoxide on a substrate made of valve metal or its alloy by anodic-spark deposition in the anode mode at a pulse frequency of 50 Hz, pulse duration of 50-300 μs , current density 10-120 A / dm 2 , voltage 200-520V for 1200-2400 s in an alkaline electrolyte with the addition of ultrafine powders of metal oxides (Al, Zr) and transition metal salts selected from the group Mn, Cr, Cu, Co , Fe, or mixtures thereof [US Pat. RF №2152255, publ. 07/10/2000]. The method provides for the preparation of catalytic layers, including 3-25% of oxygen-containing compounds of transition metals from the total weight of the coating.

Недостатком способа является формирование слоев с недостаточно широким диапазоном концентраций оксидов металлов и, как следствие, ограниченная возможность подбора оптимального содержания активного оксида и обеспечения максимальной каталитической активности полученных оксидных слоев, а также ограниченное число металлов, оксиды которых можно вводить в каталитическое покрытие. Кроме того, известный способ требует предварительного получения ультрадисперсных порошков оксидов некоторых металлов, что усложняет и удорожает получение оксидных покрытий.The disadvantage of this method is the formation of layers with a wide range of concentrations of metal oxides and, as a result, the limited ability to select the optimal content of active oxide and ensure maximum catalytic activity of the obtained oxide layers, as well as a limited number of metals whose oxides can be introduced into the catalytic coating. In addition, the known method requires the preliminary preparation of ultrafine oxide powders of certain metals, which complicates and increases the cost of obtaining oxide coatings.

Техническая задача предлагаемого способа заключается в увеличении диапазона концентраций оксидов металлов, вводимых в каталитически активный слой, а также в расширении их круга за счет обеспечения возможности введения в указанное покрытие оксидов двухвалентных и/или поливалентных металлов, а также их смесей.The technical problem of the proposed method is to increase the range of concentrations of metal oxides introduced into the catalytically active layer, as well as to expand their range by providing the possibility of introducing into the said coating oxides of divalent and / or polyvalent metals, as well as mixtures thereof.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе получения каталитически активных слоев на подложке, выполненной из вентильного металла, преимущественно титана или его сплава, алюминия и его сплава, методом анодно-искрового осаждения в щелочном электролите, покрытие формируют в гальваностатическом режиме при эффективной плотности анодного тока 0,5-40 А/дм2 на постоянном либо на переменном, либо на переменном однополярном токе или в режиме падающей мощности при напряжении формирования на электродах не более 600 В, при этом базовый щелочной электролит дополнительно содержит ацетат либо ацетаты двухвалентного и/или поливалентного металлов, оксиды которых входят в состав каталитически активного оксидного слоя, в количестве, обеспечивающем образование коллоидного раствора при значении рН электролита не менее 8.The solution to this problem is provided by the fact that in the method of producing catalytically active layers on a substrate made of valve metal, mainly titanium or its alloy, aluminum and its alloy, by the method of anode-spark deposition in an alkaline electrolyte, the coating is formed in the galvanostatic mode at an effective density of the anode current 0.5-40 A / dm 2 at constant or alternating or alternating unipolar current or in the incident power mode with a voltage of formation on the electrodes of not more than 600 V, while The alkaline alkaline electrolyte additionally contains acetate or acetates of divalent and / or polyvalent metals, the oxides of which are part of the catalytically active oxide layer, in an amount that ensures the formation of a colloidal solution at a pH of at least 8.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Подложку погружают в электролит и проводят обработку в течение 30-1200 с в гальваностатическом режиме с эффективной плотностью тока 0,5-40 А/дм2 на постоянном токе либо на переменном токе, либо на переменном однополярном (импульсном однополупериодном выпрямленном) частотой 50 Гц токе или в режиме падающей мощности при напряжении формирования на электродах 100-600 В в условиях образования микроплазменных разрядов. На постоянном и переменном однополярном токе обрабатываемая деталь является анодом, в качестве катода могут быть использованы сплавы никеля, титана, нержавеющая сталь. Кроме того, катодом может служить внутренняя поверхность ванны, в которой находится электролит, выполненной из нержавеющей стали либо сплавов титана. На переменном токе либо обрабатывают одновременно две детали, которые поочередно играют роль анода, либо в качестве второго электрода служит внутренняя поверхность ванны, в которой находится электролит.The substrate is immersed in an electrolyte and the treatment is carried out for 30-1200 s in the galvanostatic mode with an effective current density of 0.5-40 A / dm 2 for direct current or for alternating current, or for alternating unipolar (pulsed uni-half-wave rectified) frequency of 50 Hz current or in the incident power mode with a formation voltage on the electrodes of 100-600 V in the conditions of the formation of microplasma discharges. On direct and alternating unipolar current, the workpiece is an anode; alloys of nickel, titanium, and stainless steel can be used as a cathode. In addition, the inner surface of the bath, in which an electrolyte made of stainless steel or titanium alloys, can serve as a cathode. On alternating current, either two parts are treated simultaneously, which alternately play the role of the anode, or the inner surface of the bath in which the electrolyte is located serves as the second electrode.

Электролит готовят путем раздельного растворения каждого компонента в дистиллированной воде при комнатной температуре и последующего сливания в общий объем. Концентрацию компонентов базового щелочного электролита, который готовят путем растворения в дистиллированной воде соответствующих количеств соли слабой кислоты и сильного основания (тетрабората натрия, силиката натрия и т.п) либо щелочи, либо их смеси, подбирают таким образом, чтобы значение рН рабочего электролита, образовавшегося после введения ацетатов соответствующих металлов, было не менее 8. Затем в базовый щелочной электролит добавляют раствор ацетата металла или ацетатов нескольких металлов, оксиды которых входят в состав каталитически активного слоя.The electrolyte is prepared by separately dissolving each component in distilled water at room temperature and then merging into the total volume. The concentration of the components of the basic alkaline electrolyte, which is prepared by dissolving in distilled water the appropriate amounts of a weak acid salt and a strong base (sodium tetraborate, sodium silicate, etc.), either alkali or a mixture thereof, is selected so that the pH of the working electrolyte formed after the introduction of acetates of the corresponding metals, it was at least 8. Then, a solution of metal acetate or several metal acetates, the oxides of which are part of alitically active layer.

В соответствии с заявляемым способом используют ацетаты двухвалентных и/или поливалентных металлов, поскольку их водный раствор при добавлении его в базовый щелочной электролит образует коллоидный раствор гидроксида соответствующего металла, который разлагается на аноде с образованием оксида этого металла. Ацетаты одновалентных металлов при добавлении их в щелочной базовый раствор коллоидного раствора не образуют, что не позволяет достичь заявляемого технического результата.In accordance with the claimed method, acetates of divalent and / or polyvalent metals are used, since their aqueous solution, when added to the base alkaline electrolyte, forms a colloidal solution of the hydroxide of the corresponding metal, which decomposes on the anode to form the oxide of this metal. Monovalent metal acetates do not form a colloidal solution when added to an alkaline base solution, which does not allow to achieve the claimed technical result.

Для формирования каталитически активного слоя, включающего единственный оксид металла, концентрацию соответствующего ацетата металла подбирают таким образом, чтобы при его соединении с базовым электролитом образовывался коллоидный раствор. При использовании ацетатов двух и более металлов их концентрации и соотношение можно варьировать произвольно, выдерживая лишь значение общей концентрации, которая должна обеспечивать образование коллоидного раствора при выбранном значении рН соответствующего базового электролита. Тем самым способ обеспечивает возможность изменения содержания и соотношения оксидов металлов в каталитическом покрытии в желаемом интервале.To form a catalytically active layer, including a single metal oxide, the concentration of the corresponding metal acetate is selected so that when it is combined with the base electrolyte, a colloidal solution is formed. When acetates of two or more metals are used, their concentration and ratio can be varied arbitrarily, maintaining only the value of the total concentration, which should ensure the formation of a colloidal solution at a selected pH value of the corresponding base electrolyte. Thus, the method provides the ability to change the content and ratio of metal oxides in the catalytic coating in the desired range.

В электролитах со значением рН более 8 водные растворы ацетатов двухвалентных и поливалентных металлов, начиная с определенной концентрации, дают нерастворимые и/или малорастворимые гидроксиды указанных металлов. При более низких концентрациях указанных ацетатов они образуют истинные растворы.In electrolytes with a pH value of more than 8, aqueous solutions of acetates of divalent and polyvalent metals, starting from a certain concentration, give insoluble and / or poorly soluble hydroxides of these metals. At lower concentrations of these acetates, they form true solutions.

Коллоидные частички, которые могут образоваться в первый момент после сливания раствора ацетата с базовым раствором, в процессе перемешивания электролита, осуществляемого в ходе формирования покрытия, равномерно распределяются по всему объему электролита. Температура приготовленного электролита может изменяться в широких пределах (5-80° С).Colloidal particles that can form at the first moment after the acetate solution is drained with the base solution during the mixing of the electrolyte during the formation of the coating are uniformly distributed over the entire volume of the electrolyte. The temperature of the prepared electrolyte can vary widely (5-80 ° C).

В результате обработки на поверхности изделия формируется пористое оксидное покрытие толщиной до 70 мкм, в зависимости от условий формирования. Наличие в электролите коллоидных частиц гидроксида металла способствует более эффективному формированию покрытия за счет осаждения на аноде под воздействием электрических пробоев заряженных коллоидных конгломератов гидроксидов металлов и их массированного встраивания в указанную поверхность. Далее, под воздействием высоких (более тысячи градусов) локальных температур в окрестностях электрических пробоев происходят термические превращения осажденных на обрабатываемой поверхности гидроксидов металлов с образованием в итоге соответствующих оксидов металлов.As a result of processing, a porous oxide coating with a thickness of up to 70 μm is formed on the surface of the product, depending on the formation conditions. The presence of colloidal particles of metal hydroxide in the electrolyte contributes to a more efficient coating formation due to deposition on the anode under the influence of electric breakdowns of charged colloidal conglomerates of metal hydroxides and their massive incorporation into the indicated surface. Further, under the influence of high (more than a thousand degrees) local temperatures in the vicinity of electrical breakdowns, thermal transformations of metal hydroxides deposited on the treated surface occur with the formation of the corresponding metal oxides.

Исследования показали, что между металлом подложки и активным оксидным слоем образуется подслой оксида анодируемого металла, который служит устойчивым носителем каталитического слоя и обеспечивает хорошую адгезию каталитически активного оксидного слоя, образованного из компонентов электролита.Studies have shown that between the substrate metal and the active oxide layer, an anodized metal oxide sublayer forms, which serves as a stable support for the catalytic layer and ensures good adhesion of the catalytically active oxide layer formed from electrolyte components.

Изменение параметров формирования оксидных слоев (плотности тока, напряжения, времени обработки), а также концентрации ацетата (ацетатов) в растворе позволяет варьировать содержание каталитически активных оксидов металлов в широких пределах (до 70 мас.%), а также менять в зависимости от необходимости шероховатость, пористость, т.е. активную поверхность слоев.Changing the parameters of the formation of oxide layers (current density, voltage, processing time), as well as the concentration of acetate (acetates) in the solution, allows varying the content of catalytically active metal oxides over a wide range (up to 70 wt.%), As well as changing the roughness depending on the need porosity, i.e. active surface layers.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает получение на вентильных металлах и их сплавах оксидов двухвалентных и поливалентных металлов, проявляющих каталитическую активность в отношении ряда химических процессов, и позволяет в широких пределах варьировать содержание указанных оксидов, что является техническим результатом заявляемого способа.Thus, the inventive method provides for the production of valve metals and their alloys of oxides of divalent and polyvalent metals exhibiting catalytic activity in relation to a number of chemical processes, and allows a wide range to vary the content of these oxides, which is a technical result of the proposed method.

Кроме того, заявляемый способ обеспечивает возможность введения в каталитически активный слой оксидов нескольких металлов одновременно и позволяет регулировать их соотношение.In addition, the inventive method provides the possibility of introducing into the catalytically active layer of oxides of several metals at the same time and allows you to adjust their ratio.

В результате заявляемый способ обеспечивает получение обладающих оптимальной эффективностью каталитически активных оксидных покрытий для различных конкретных химических процессов.As a result, the inventive method provides the production of catalytically active oxide coatings having optimal efficiency for various specific chemical processes.

Примеры конкретного осуществления способаExamples of specific implementation of the method

Образцы металлов обезжиривают, промывают водой и сушат на воздухе.The metal samples are degreased, washed with water and air dried.

Оксидные слои формируют в заявляемых режимах в условиях искровых и электрических пробоев.Oxide layers are formed in the claimed modes in the conditions of spark and electrical breakdowns.

Процесс ведут либо в термостойком стеклянном сосуде, либо в ванне из нержавеющей стали с постоянным перемешиванием. При постоянном либо импульсном однополярном токе в случае использования стеклянного сосуда катодом служит трубчатый змеевик из нержавеющей стали, охлаждаемый водопроводной водой, в случае использования ванны из нержавеющей стали либо сплавов титана катодом служит внутренняя поверхность ванны. При переменном токе в качестве электродов служат два идентичных оксидируемых образца, либо одним из электродов служит внутренняя поверхность ванны. Обработанные образцы промывают дистиллированной водой.The process is conducted either in a heat-resistant glass vessel or in a stainless steel bath with constant stirring. With a constant or pulsed unipolar current in the case of using a glass vessel, the cathode is a stainless steel tubular coil cooled by tap water; in the case of using a stainless steel bath or titanium alloys, the inner surface of the bath serves as a cathode. With alternating current, two identical oxidizable samples serve as electrodes, or the inner surface of the bath is one of the electrodes. Treated samples are washed with distilled water.

Пример 1.Example 1

Сливают водные растворы, содержащие ацетат марганца и тетраборат натрия. Полученный электролит содержит 45· 10-3 моль/л Мn(СН3СОО)2 и 0,1 моль/л Na2B4O7. Значение рН раствора 8,5. При сливании образуется студенистый белый коллоид с розовым оттенком. Образец из сплава титана ВТ1-0 (99,4% Ti) размером 8 см2 обрабатывают в гальваностатическом режиме при эффективной плотности постоянного тока i=2 А/дм2 в течение 10 минут. Температура электролита находится в пределах 15-30° С. Полученное покрытие темно-бурого цвета имеет толщину 55 мкм. Методом рентгенофазового анализа установлено присутствие в покрытии кристаллических оксидов Мn2О3, Мn3O4. Микрозондовый анализ элементного состава поверхностной части покрытия (глубина возбуждения 3-5 мкм) показал наличие следующих элементов (в массовых процентах): 63 Мn, 3 Ti.Drain aqueous solutions containing manganese acetate and sodium tetraborate. The resulting electrolyte contains 45 · 10 -3 mol / L Mn (CH 3 COO) 2 and 0.1 mol / L Na 2 B 4 O 7 . The pH of the solution is 8.5. When merged, a gelatinous white colloid with a pink tint is formed. A sample of VT1-0 titanium alloy (99.4% Ti) with a size of 8 cm 2 is processed in the galvanostatic mode at an effective DC density of i = 2 A / dm 2 for 10 minutes. The electrolyte temperature is in the range of 15-30 ° C. The resulting dark brown coating has a thickness of 55 μm. By the method of x-ray phase analysis, the presence of crystalline oxides Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 in the coating was established. Microprobe analysis of the elemental composition of the surface part of the coating (excitation depth 3-5 microns) showed the presence of the following elements (in mass percent): 63 Mn, 3 Ti.

Пример 2.Example 2

Сливают водные растворы, содержащие ацетат никеля и тетраборат натрия. Полученный электролит содержит 40· 10-3 моль/л Ni(СН3СОО)2 и 0,1 моль/л Na2B4O7. Значение рН электролита составляет 9. Образуется коллоид белого цвета. Образец из сплава титана ВТ1-0 (99,4% Ti) размером 8 см2 обрабатывают в режиме падающей мощности при начальном напряжении на источнике постоянного тока 450 В в течение 10 минут. Температура электролита находится в пределах 17-26° С. Полученное покрытие черного цвета имеет толщину 30 мкм. Методом рентгенофазового анализа установлено присутствие в покрытии фаз NiO и Ni. Микрозондовый анализ элементного состава поверхностной части покрытия показал наличие следующих элементов (в массовых процентах): 44 Ni, 10 Ti.Drain aqueous solutions containing nickel acetate and sodium tetraborate. The resulting electrolyte contains 40 · 10 -3 mol / L Ni (CH 3 COO) 2 and 0.1 mol / L Na 2 B 4 O 7 . The pH of the electrolyte is 9. A white colloid is formed. A sample of VT1-0 titanium alloy (99.4% Ti) with a size of 8 cm 2 is processed in the incident power mode with an initial voltage of 450 V DC for 10 minutes. The electrolyte temperature is in the range of 17-26 ° C. The resulting black coating has a thickness of 30 μm. Using X-ray phase analysis, the presence of NiO and Ni phases in the coating was established. Microprobe analysis of the elemental composition of the surface part of the coating showed the presence of the following elements (in mass percent): 44 Ni, 10 Ti.

Пример 3.Example 3

Сливают водные растворы, содержащие ацетат иттрия и тетраборат натрия. Полученный электролит содержит 29,5· 10-3 моль/л Y(СН3СОО)3 и 0,1 моль/л Na2B4O7. Значение рН электролита составляет 8,5. Образуется коллоид белого цвета. Образец из сплава алюминия АМцМ размером 15 см2 обрабатывают в гальваностатическом режиме при эффективной плотности постоянного тока i=1,5 А/дм2 в течение 10 минут. Температура электролита находится в пределах 18-35° С. Методом рентгенофазового анализа установлено присутствие в покрытии фазы Аl2О3. Полученное покрытие светло-серого цвета имеет толщину 6 мкм. Микрозондовый анализ элементного состава поверхностной части покрытия показал наличие следующих элементов (в массовых процентах): 1,3 Y, 70 Al.Drain the aqueous solutions containing yttrium acetate and sodium tetraborate. The resulting electrolyte contains 29.5 · 10 -3 mol / L Y (CH 3 COO) 3 and 0.1 mol / L Na 2 B 4 O 7 . The pH of the electrolyte is 8.5. A white colloid is formed. A sample of aluminum alloy AMtsM with a size of 15 cm 2 is processed in the galvanostatic mode at an effective DC density of i = 1.5 A / dm 2 for 10 minutes. The temperature of the electrolyte is in the range 18-35 ° C. By the method of x-ray phase analysis, the presence of Al 2 O 3 phase in the coating is established. The resulting light gray coating has a thickness of 6 μm. Microprobe analysis of the elemental composition of the surface of the coating showed the presence of the following elements (in mass percent): 1.3 Y, 70 Al.

Пример 4.Example 4

Сливают водные растворы, содержащие ацетат марганца и гидроксид натрия. Полученный электролит содержит 81,6· 10-3 моль/л Мn(СН3СОО)2 и 0,1 моль/л NaOH. Значение рН электролита 8. При сливании образуется коллоид бурого цвета. Образец из сплава титана ВТ1-0 размером 20 см обрабатывают в гальваностатическом режиме при эффективной плотности постоянного тока i=2 А/дм2 в течение 5 минут. Температура электролита находится в пределах 18-20° С. Полученное покрытие черного с коричневым оттенком цвета имеет толщину 60 мкм. Покрытие рентгеноаморфно. Микрозондовый анализ элементного состава поверхностной части покрытия показал наличие следующих элементов (в массовых процентах): 56 Мп, 6 Ti.Drain aqueous solutions containing manganese acetate and sodium hydroxide. The resulting electrolyte contains 81.6 · 10 -3 mol / L Mn (CH 3 COO) 2 and 0.1 mol / L NaOH. The pH of the electrolyte is 8. When merged, a brown colloid is formed. A sample of VT1-0 titanium alloy with a size of 20 cm is processed in the galvanostatic mode at an effective DC density of i = 2 A / dm 2 for 5 minutes. The temperature of the electrolyte is in the range of 18-20 ° C. The resulting coating of black with a brown tint has a thickness of 60 μm. The coating is X-ray amorphous. Microprobe analysis of the elemental composition of the surface part of the coating showed the presence of the following elements (in mass percent): 56 Mp, 6 Ti.

Пример 5.Example 5

Сливают водные растворы, содержащие ацетат меди, ацетат никеля и тетраборат натрия. Полученный электролит содержит 26,3· 10-3 моль/л Сu(СН3СОО)2, 20· 10-3 моль/л Ni(СН3СОО)2 и 0,1 моль/л Na2B4O7. Значение рН электролита составляет 10. При сливании образуется коллоид сине-белого цвета. Образец из сплава титана ВТ1-0 размером 8 см2 обрабатывают на переменном токе частотой 50 Гц в гальваностатическом режиме при эффективной плотности тока i=2,5 А/дм2 в течение 10 минут. Температура электролита находится в пределах 20-30° С. Полученное покрытие черного цвета имеет толщину 70 мкм. Методом рентгенофазового анализа установлено присутствие в покрытии фаз NiO и СuО. Микрозондовый анализ элементного состава поверхностной части покрытия показал наличие следующих элементов (в массовых процентах): 19,6 Ni, 13 Cu, 36 Ti.Drain the aqueous solutions containing copper acetate, nickel acetate and sodium tetraborate. The resulting electrolyte contains 26.3 · 10 -3 mol / L Cu (CH 3 COO) 2, 20 · 10 -3 mol / L Ni (CH 3 COO) 2 and 0.1 mol / L Na 2 B 4 O 7 . The pH of the electrolyte is 10. When fused, a blue-white colloid is formed. A sample of VT1-0 titanium alloy with a size of 8 cm 2 is treated with alternating current at a frequency of 50 Hz in the galvanostatic mode at an effective current density of i = 2.5 A / dm 2 for 10 minutes. The electrolyte temperature is in the range of 20-30 ° C. The resulting black coating has a thickness of 70 μm. By the method of X-ray phase analysis, the presence of NiO and CuO phases in the coating was established. Microprobe analysis of the elemental composition of the surface part of the coating showed the presence of the following elements (in mass percent): 19.6 Ni, 13 Cu, 36 Ti.

Пример 6.Example 6

Сливают водные растворы, содержащие ацетат никеля и силикат натрия. Полученный электролит содержит 40· 10-3 моль/л Ni(СН3СОО)2 и 10,5· 10-2 моль/л Na2SiO3. Значение рН электролита составляет 11. При сливании образуется коллоид белого цвета. Образец из сплава алюминия АМг5 размером 8 см2 обрабатывают в гальваностатическом режиме при плотности постоянного тока i=0,5 А/дм2 в течение 10 минут. Температура электролита находится в пределах 15-30° С. Полученное покрытие темно-бурого цвета имеет толщину 25 мкм.Drain aqueous solutions containing nickel acetate and sodium silicate. The resulting electrolyte contains 40 · 10 -3 mol / L Ni (CH 3 COO) 2 and 10.5 · 10 -2 mol / L Na 2 SiO 3 . The pH of the electrolyte is 11. When merged, a white colloid is formed. A sample of aluminum alloy AMg5 with a size of 8 cm 2 is processed in the galvanostatic mode at a constant current density of i = 0.5 A / dm 2 for 10 minutes. The electrolyte temperature is in the range of 15-30 ° C. The resulting dark brown coating has a thickness of 25 μm.

Покрытие рентгеноаморфно. Микрозондовый анализ элементного состава поверхностной части покрытия показал наличие следующих элементов (в массовых процентах): 5 Si, 12 Ni, 33A1.The coating is X-ray amorphous. Microprobe analysis of the elemental composition of the surface part of the coating showed the presence of the following elements (in mass percent): 5 Si, 12 Ni, 33A1.

Пример 7.Example 7

Сливают водные растворы, содержащие ацетат свинца и тетраборат натрия. Полученный электролит содержит 26· 10-3 моль/л Рb(СН3СОО)2 и 0,1 моль/л Na2B4O7. Значение рН составляет 10. При сливании образуется коллоид белого цвета. Образец из сплава титана ВТ1-00 (99,9% Ti) размером 6 см2 обрабатывают в потенциодинамическом режиме (режиме падающей мощности) на тиристорном источнике с однополярной импульсной формой тока при начальном напряжении на электродах 500 В в течение 4 минут. Температура электролита находится в пределах 14-16° С. Полученное покрытие серого цвета имеет толщину 15 мкм. Покрытие содержит кристаллические фазы ТiO2, рутил и анатаз. Микрозондовый анализ элементного состава поверхностной части покрытия показал наличие следующих элементов (в массовых процентах): 7,3 Pb и 49,8 Ti.Drain aqueous solutions containing lead acetate and sodium tetraborate. The resulting electrolyte contains 26 · 10 -3 mol / L Pb (CH 3 COO) 2 and 0.1 mol / L Na 2 B 4 O 7 . The pH value is 10. When fused, a white colloid is formed. A sample of VT1-00 titanium alloy (99.9% Ti) with a size of 6 cm 2 is processed in the potentiodynamic mode (incident power mode) on a thyristor source with a unipolar pulsed current shape at an initial voltage of 500 V on the electrodes for 4 minutes. The temperature of the electrolyte is in the range of 14-16 ° C. The resulting gray coating has a thickness of 15 μm. The coating contains crystalline phases TiO 2 , rutile and anatase. Microprobe analysis of the elemental composition of the surface part of the coating showed the presence of the following elements (in mass percent): 7.3 Pb and 49.8 Ti.

Пример 8.Example 8

Сливают водные растворы, содержащие ацетат меди, ацетат марганца и тетраборат натрия. Полученный электролит содержит 26· 10-3 моль/л Сu(СН3СОО)2, 40,5· 10-3 моль/л Мn(СН3СОО)2 и 0,1 моль/л Na2B4O7. Значение рН электролита составляет 9,5. При сливании образуется коллоид голубого цвета. Образец из сплава титана ВТ1-0 размером 12 см2 обрабатывают на тиристорном источнике с однополярной импульсной формой тока в гальваностатическом режиме при эффективной плотности тока i=2А/дм2 в течение 8 минут. Температура электролита находится в пределах 19-36° С. Получено покрытие черного цвета с голубым оттенком толщиной 12 мкм. Покрытие рентгеноаморфно. Микрозондовый анализ элементного состава поверхностной части покрытия показал наличие следующих элементов (в массовых процентах): 22,3 Мn, 24,8 Сu, 8 Ti.Drain the aqueous solutions containing copper acetate, manganese acetate and sodium tetraborate. The resulting electrolyte contains 26 · 10 -3 mol / L Cu (CH 3 COO) 2 , 40.5 · 10 -3 mol / L Mn (CH 3 COO) 2 and 0.1 mol / L Na 2 B 4 O 7 . The pH of the electrolyte is 9.5. When merged, a blue colloid is formed. A sample of VT1-0 titanium alloy with a size of 12 cm 2 is processed on a thyristor source with a unipolar pulsed current waveform in the galvanostatic mode at an effective current density i = 2A / dm 2 for 8 minutes. The temperature of the electrolyte is in the range 19-36 ° C. A black coating with a blue tint 12 microns thick is obtained. The coating is X-ray amorphous. Microprobe analysis of the elemental composition of the surface part of the coating showed the presence of the following elements (in mass percent): 22.3 Mn, 24.8 Cu, 8 Ti.

Пример 9.Example 9

Сливают водные растворы, содержащие ацетат цинка и тетраборат натрия. Полученный электролит содержит 28,4· 10-3 моль/л Zn(СН3СОО)2 и 0,1 моль/л Na2B4O7. Значение рН электролита составляет 10,0. При сливании растворов образуется коллоид белого цвета. Образец из алюминия марки А7 (99,7% А1) размером 10 см2 обрабатывают на тиристорном источнике с однополярной импульсной формой тока в гальваностатическом режиме при эффективной плотности тока i=5 A/дм2 в течение 6 минут. Получено покрытие серого цвета толщиной 6 мкм. Покрытие содержит фазу γ -Аl2О3. Микрозондовый анализ элементного состава поверхностного слоя покрытия показывает наличие следующих элементов (в массовых%): 2,6 Zn, 45,0 Al.Drain aqueous solutions containing zinc acetate and sodium tetraborate. The resulting electrolyte contains 28.4 · 10 -3 mol / L Zn (CH 3 COO) 2 and 0.1 mol / L Na 2 B 4 O 7 . The pH of the electrolyte is 10.0. When solutions merge, a white colloid is formed. A sample of aluminum grade A7 (99.7% A1) with a size of 10 cm 2 is processed on a thyristor source with a unipolar pulsed current waveform in the galvanostatic mode at an effective current density i = 5 A / dm 2 for 6 minutes. A gray coating 6 μm thick was obtained. The coating contains a γ-Al 2 O 3 phase. Microprobe analysis of the elemental composition of the surface layer of the coating shows the presence of the following elements (in mass%): 2.6 Zn, 45.0 Al.

Пример 10.Example 10

Сливают водные растворы, содержащие ацетат меди, ацетат никеля и тетраборат натрия. Полученный электролит содержит 35,6· 10-3 моль/л Сu(СН3СОО)2, 20,1· 10-3 моль/л Ni(СН3СОО)2 и 0,1 моль/л Na2B4O7. Значение рН 9,5. При сливании растворов образуется коллоид сине-зеленого цвета. Образец из алюминия марки А7 (99,7% Al) размером 25 см2 обрабатывают на постоянном токе в гальваностатическом режиме при плотности тока i=15 А/дм2 в течение 5 минут. Получено покрытие темно-серого цвета толщиной 12 мкм. Покрытие содержит фазу γ -Аl2О3. Анализ элементного состава поверхностного слоя покрытия показывает наличие следующих элементов (в массовых%): 0,9 Сu, 1,7 Ni, 47,0 Al.Drain the aqueous solutions containing copper acetate, nickel acetate and sodium tetraborate. The resulting electrolyte contains 35.6 · 10 -3 mol / L Cu (CH 3 COO) 2 , 20.1 · 10 -3 mol / L Ni (CH 3 COO) 2 and 0.1 mol / L Na 2 B 4 O 7 . The pH value is 9.5. When solutions merge, a blue-green colloid is formed. A sample of aluminum grade A7 (99.7% Al) with a size of 25 cm 2 is treated with direct current in the galvanostatic mode at a current density of i = 15 A / dm 2 for 5 minutes. A dark gray coating with a thickness of 12 μm was obtained. The coating contains a γ-Al 2 O 3 phase. Analysis of the elemental composition of the surface layer of the coating shows the presence of the following elements (in mass%): 0.9 Cu, 1.7 Ni, 47.0 Al.

Покрытие, полученное в условиях примера 1, исследовали на каталитическую активность. Исследования проводили в реакции окисления монооксида СО углерода в статических условиях. Образцы с покрытием, полученным в соответствии с заявляемым способом по примеру 1, общей площадью 40 см2 помещали в кварцевый реактор объемом 0,4 л. В реактор вводили СО и O2 в отношении 1:2. Образцы катализировали протекание реакции:The coating obtained under the conditions of example 1 was tested for catalytic activity. The studies were carried out in the oxidation reaction of carbon monoxide CO under static conditions. Samples coated in accordance with the inventive method according to example 1, with a total area of 40 cm 2 were placed in a quartz reactor with a volume of 0.4 L. CO and O 2 were introduced into the reactor in a ratio of 1: 2. Samples catalyzed the reaction:

CО+O2→ СO2 CO + O 2 → CO 2

в области температур 250-380° С. 50% конверсия достигалась при температуре 340° С, что соответствует литературным данным для образцов катализаторов, содержащих оксиды марганца Мn2О3, Мn3O4, которые были получены известным пиролитическим методом.in the temperature range 250-380 ° C. 50% conversion was achieved at a temperature of 340 ° C, which corresponds to the literature data for catalyst samples containing manganese oxides Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , which were obtained by the known pyrolytic method.

Аналогичным образом было исследовано на каталитическую активность оксидное покрытие, полученное в условиях примера 8. Испытанные образцы покрытий, полученных в соответствии с заявляемым способом, катализировали протекание указанной выше реакции в области температур 180-250° С. Реакция протекает полностью.In a similar manner, the oxide coating obtained under the conditions of Example 8 was tested for catalytic activity. The tested coating samples prepared in accordance with the inventive method catalyzed the above reaction in the temperature range 180-250 ° C. The reaction proceeds completely.

Claims (2)

1. Способ получения оксидных катализаторов на подложке, выполненной из вентильного металла или его сплава, методом анодно-искрового осаждения в щелочном электролите, отличающийся тем, что покрытие формируют в гальваностатическом режиме при эффективной плотности тока 0,5-40 А/дм2 на постоянном, либо переменном, либо переменном однополярном токе или в режиме падающей мощности при напряжении на электродах не более 600 В, при этом электролит дополнительно содержит ацетат двухвалентного и/или поливалентного металла в количестве, обеспечивающем образование коллоидного раствора при рН электролита не менее 8.1. The method of producing oxide catalysts on a substrate made of valve metal or its alloy by the method of anode-spark deposition in an alkaline electrolyte, characterized in that the coating is formed in galvanostatic mode with an effective current density of 0.5-40 A / dm 2 at a constant either alternating or alternating unipolar current or in the mode of incident power when the voltage at the electrodes is not more than 600 V, while the electrolyte additionally contains acetate of divalent and / or polyvalent metal in an amount that provides the formation of a colloidal solution at an electrolyte pH of at least 8. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вентильного металла или его сплава преимущественно используют титан или его сплавы либо алюминий или его сплавы.2. The method according to p. 1, characterized in that the valve metal or its alloy mainly use titanium or its alloys or aluminum or its alloys.
RU2003123882/04A 2003-07-30 2003-07-30 Method of preparing oxide catalysts RU2241541C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003123882/04A RU2241541C1 (en) 2003-07-30 2003-07-30 Method of preparing oxide catalysts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003123882/04A RU2241541C1 (en) 2003-07-30 2003-07-30 Method of preparing oxide catalysts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2241541C1 true RU2241541C1 (en) 2004-12-10
RU2003123882A RU2003123882A (en) 2005-02-20

Family

ID=34388435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003123882/04A RU2241541C1 (en) 2003-07-30 2003-07-30 Method of preparing oxide catalysts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2241541C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537300C1 (en) * 2013-06-26 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук Ozone decomposition catalyst and method for preparation thereof
RU2641290C1 (en) * 2017-01-10 2018-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for producing catalytically active composite material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537300C1 (en) * 2013-06-26 2014-12-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук Ozone decomposition catalyst and method for preparation thereof
RU2641290C1 (en) * 2017-01-10 2018-01-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for producing catalytically active composite material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003123882A (en) 2005-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lukiyanchuk et al. Plasma electrolytic oxide layers as promising systems for catalysis
JP4884333B2 (en) Electrode for electrolysis
JP4554542B2 (en) Electrode for electrolysis
JP2004509927A (en) Ionic liquids and methods of using the same
JP4903457B2 (en) Metal-porous substrate composite material and method for producing the same
Xu et al. Chromium–palladium films on 316L stainless steel by pulse electrodeposition and their corrosion resistance in hot sulfuric acid solutions
Dinamani et al. Electrocatalysis of oxygen evolution at stainless steel anodes by electrosynthesized cobalt hydroxide coatings
RU2570070C1 (en) Method for obtaining composite electrode material based on cobalt vanadium oxide and molybdenum oxide compounds
US9476136B2 (en) Electrodeposition process of nickel—cobalt coatings with dendritic structure
RU2241541C1 (en) Method of preparing oxide catalysts
CN110404540A (en) The preparation method and its product of a kind of Openworks shape iron selenium derivative catalyst and application
Samadi et al. Plasma electrolytic oxidation layers as alternative supports for metallic catalysts used in oxidation reaction for environmental application
RU2152255C1 (en) Method of preparing catalytically active layers and catalytically active material prepared by this method
JPH0710355B2 (en) Catalyst manufacturing method
CN102465295A (en) Preparation method for loading TiO2 photocatalysis film on surface of magnesium alloy coating
Chen et al. Preparation and electrochemical properties of a novel porous Ti/Sn–Sb-RuO x/β-PbO 2/MnO 2 anode for zinc electrowinning
RU2486958C1 (en) Method for electrochemical production of pt-nio/c catalyst
JPS5916994A (en) Formation of colored protective film on surface of aluminum material
Hakimi et al. Pulse electrodeposition synthesis of Ti/PbO2-IrO2 nano-composite electrode to restrict the OER in the zinc electrowinning
RU2385969C1 (en) Method of making electrode for electrochemical processes
JP3868513B2 (en) Electrode for seawater electrolysis and method for producing the same
JPS6125790B2 (en)
RU2342999C1 (en) Method of obtaining nickel-copper oxide catalyst
CN110217861B (en) Preparation and application of long-life porous titanium-based lead dioxide electrode material
Ohsaka et al. Electroplating of iridium–cobalt alloy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190731