Μελέτη της ηλεκτροδιάλυσης του χαλκού σε υδατικά διαλύματα τριφθοροοξικού οξέος και της ηλεκτροχημείας υδατικών διαλυμάτων τριφθοροοξικού οξέος

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η ηλεκτροδιάλυση του χαλκού σε υδατικά διαλύματα τριφθοροξικού οξέος (TFA) καθώς και η ηλεκτροχημεία υδατικών διαλυμάτων TFA σε ηλεκτρόδιο λευκοχρύσου. Η πειραματική μελέτη της ηλεκτροδιάλυσης του χαλκού σε TFA με ποτενσιοστατικές και ποτενσιοδυναμικές τεχνικές καθώς και με φασματοσκοπία ηλεκτροχημικής εμπέδησης φανέρωσε ότι σε σχετικά χαμηλές ανοδικές υπερτάσεις η οξείδωση του ηλεκτροδίου λαμβάνει χώρα μέσω περισσοτέρων του ενός προσροφημένων ειδών στην ηλεκτροδιακή επιφάνεια ενώ σε υψηλότερες υπερτάσεις η οξείδωση του χαλκού οδηγεί στην καταβύθιση άλατος που ημιπαθητικοποιεί το ηλεκτρόδιο. Πειράματα κυκλικής βολταμετρίας και ανοδικής πόλωσης ηλεκτροδίου λευκοχρύσου σε διαλύματα TFA έδειξαν ότι το TFA είναι ηλεκτροχημικά ανενεργό σε δυναμικά καθοδικότερα του δυναμικού έκλυσης οξυγόνου ενώ σε ανοδικότερα δυναμικά συμμετέχει στην αντίδραση διμερισμού/αποκαρβοξυλίωσης Kolbe. Η αντίδραση Kolbe λαμβάνει χώρα μέσω της περιοδικής πυρηνοποίησης, ανάπτυξης και απελευθέρωσης μίας μοναδικής φυσαλίδας αερίων προϊόντων, η δυναμική της οποίας καθορίζεται από τον προσανατολισμό και την τραχύτητα της ηλεκτροδιακής επιφάνειας.

In the present thesis, the electrodissolution of copper in aqueous solutions of trifluoroacetic acid (TFA) has been studied, as well the electrochemistry of aqueous solutions of TFA at platinum electrodes. Potentiostatic, potentiodynamic and electrochemical impedance measurements during the electrodissolution of copper in TFA revealed that the oxidation of the electrode takes place via the adsorption of more than one adsorbed species on the electrode surface for low anodic overpotentials, whereas for higher overpotentials the oxidation causes the semi-passivation of the surface due to salt precipitation. Cyclic voltammetry and anodic polarization experiments at platinum electrodes in TFA solutions showed that TFA is electrochemical inactive for potentials more cathodic than the potential of oxygen evolution whereas for higher potentials the Kolbe dimerization/decarboxyliation reaction takes place. The Kolbe reaction proceeds via the rhythmic nucleation, growth and release of a single gas bubble products and the dynamics depend strongly on the direction and roughness of the electrode surface.