Využití eliminační voltametrie při studiu vylučování kovových polutantů na kompaktních a pevných elektrodách

Mgr. Roland Rozik, Ph.D.

Doctoral thesis

Application of elimination voltammetry to the study of electrodeposition of metals on solid electrodes

Abstract:

Mechanizmus elektrolytického vylučovania kovových povlakov na grafitovej elektróde (PIGE podľa Parafínom Impregnovaná Grafitová Elektróda) bol študovaný pomocou bežne dostupných voltametrických metód (CV podľa Cyclic Voltammetry, LSV podľa Linear Sweep Voltammetry) včítane eliminačnej voltametrie s lineárnou polarizáciou (EVLS podľa Elimination Voltammetry with Linear Scan). Eliminačná voltametria je založená na skutočnosti, že celková prúdová odozva systému zaznamenaná LSV či CV pozostáva z niekoľkých čiastkových prúdov, akým je napríklad difúzny, nabíjací a kinetický prúd. Z voltametrických kriviek EVLS umožňuje vybrané čiastkové prúdy eliminovať a iné prúdy zas ponechať, čím dochádza k odhaleniu určitých druhotných procesov. Eliminačná voltametria preto dáva možnosť študovať a interpretovať elektrochemické chovanie kovov ako kadmia, niklu respektíve kobaltu. Ich rozdielne mechanizmy depozície sú funkciou reakčných podmienok, ktorými sú koncentrácia, zloženie elektrolytu, pH, rýchlosť polarizácie, ako aj povrch elektródy. EVLS v tomto smere tiež ponúka pomoc vo forme identifikácie reakčného intermediátu a vplyvu uvedených podmienok depozície. Eliminačné funkcie tak odhalili prítomnosť minoritného procesu v podobe Ipp píku, ktorý predstavuje určitú predradenú povrchovú reakciu kontrolovanú kinetikou, ktorou môže byť napríklad adsorpcia, povrchová difúzia či nukleácia. Je zrejmé, že EVLS je vhodným a silným nástrojom pre štúdium elektródových procesov ako kovov tak aj iných depolarizátorov na tuhej elektróde.

Abstract:

Electrode reaction mechanisms of electrolytical coating by metals of graphite electrode (PIGE as Paraffin Impregnated Graphite Electrode) were investigated by voltamperometric methods (CV as Cyclic Voltammetry, LSV as Linear Sweep Voltammetry) including the elimination voltammetry with linear scan (EVLS as Elimination Voltammetry with Linear Scan). The EVLS is based on the fact that the total voltammetric current (LSV or CV) response consists of a set of particular currents, e.g. charging, diffusion, and kinetic currents having different dependences on scan rate. From voltammetric currents measured at different scan rates the elimination procedure enables selected current components to be eliminated, some current components to be conserved and unknown processes to be revealed. The attention was focused on the interpretation of electrochemical behavior of metals (Cd, Ni, and Co). The differences in mechanisms of metals deposition from various supporting electrolytes have been observed as a function of metal concentrations, pH, scan rate, and electrode surface roughness. The EVLS helped also to identify the charge carrying species of metals, and the effect of electrode surface roughness. During the deposition processes the EVLS (E4 function) revealed the Ipp peak reflecting some kinetically controlled surface reactions (e.g. adsorption, surface diffusion, and nucleation). The study showed that the EVLS is suitable and powerful tool for the study of reduction processes of metals and other depolarizers.

Keywords

Redukcia kadmia, Parafínom impregnovaná grafitová elektróda, Eliminačná voltametria s lineárnou polarizáciou, Cadmium reduction, Paraffin impregnated graphite electrode, Elimination voltammetry with linear scan

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 10. 2006

Thesis defence

• Date of defence: 12. 10. 2006
• Supervisor: prof. RNDr. Libuše Trnková, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Chemistry / Physical Chemistry