Криштоп Ю. Г. Кінетичні та термодинамічні особливості початкових стадій електрокристалізації цинку

Об'єкт дослідження - пов'язані між собою стадії розряду і кристалізації процесів електрохімічного утворення зародків і росту фази металу. Мета роботи - на основі концепції підсумовування перенапруг стадій електродного процесу встановити і обгрунтувати механізм утворення зародків і росту моношару цинку на чужорідних електродах в цинкатних розчинах. Методи дослідження - основні експериментальні дані отримано з використанням наступних методів дослідження: метод циклічної вольтамперометрії (визначення ступеня взаємодії адатомів цинку з чужорідними електродами); імпульсні гальваностатичні методи (вивчення фазоутворення цинку на піровуглецевому електроді і росту моношару цинку на залізному електроді); двоімпульсний потенціостатичний метод (вивчення фазоутворення цинку на піровуглецевому і цирконієвому електродах); метод визначення диференціальної ємності (визначення області потенціалів адсорбції добавки полімерної тетраалкіламонієвої солі (ТАС) на піровуглецевому і залізному електродах); гравіметричний метод визначення ступеня очищення поверхні сталі від модельного забруднення. Теоретичні та практичні результати: Визначено перенапруги переходу та кристалізації початкових стадій фазоутворення та росту шару металу, локальну швидкість потенціостатичного фазоутворення на чужорідних електродах, що розвиває уявлення про кінетичні та термодинамічні закономірності процесів електрохімічної кристалізації металів. Розроблено методику визначення величин локальної швидкості нуклеації із потенціостатичних транзієнтів струму, що дозволяє прогнозувати режими електролізу в технології виробництва наносистем. Новизна положень та результатів: уперше розраховано локальну швидкість потенціостатичного фазоутворення металу в довільний момент електродного процесу; на прикладі нуклеації цинку на піровуглецевому і цирконієвому електродах підтверджено концепцію природної дисперсії значень локальної швидкості нуклеації; на основі досліджень стадій розряду та кристалізації запропонована та обгрунтована модель утворення зародків цинку на ізотропному піровуглецевому електроді, яка враховує зв'язок термодинамічних та кінетичних закономірностей процесу з кристалографічною неоднорідністю електрода; запропоновано механізм послідовного фазоутворення в умовах контролю числа зародків цинку зонами виключення зародження; встановлено ефект повторного фазоутворення в процесі електролізу цинкатного розчину з добавкою поверхнево-активної тетраалкіламонієвої солі, який пояснюється особливостями адсорбції полімерних катіонів на базисних та периферійних ділянках поверхні піровуглецевого електрода; уперше досліджено кінетику стадій розряду та кристалізації гальваностатичного росту моношару металу на чужорідному електроді в умовах поверхневого сплавоутворення; показано, що електрокристалізація шару цинку на залізному електроді в цинкатному розчині відбувається без стадії фазоутворення, що пояснюється розвитком місць росту, які утворюються при осадженні поверхневого сплаву Zn-Fe в області недонапруги. Рекомендації щодо використанню результатів дисертації. Результати дисертації рекомендуються до використання при дослідженні процесів електрокристалізації у лабораторіях Інституту загальної та неорганiчної хiмiї iм. В. I. Вернадського, Національного технічного університету "ХПІ", Національного технічного університет України "КПІ". Отриманий у дисертаційній роботі комплекс експериментальних та теоретичних даних рекомендується для використання при викладанні курсів "Наноелектрохімія", "Електроосадження металів" в Дніпропетровському національному університеті імені Олеся Гончара.