Studies

N 003 Chemija / Chemistry
dr. Zita Sukackienė ✉

 

 

Šiuolaikinės technikos lygis kelia aukštus reikalavimus sudėtingų prietaisų ir mechanizmų gamybos  medžiagoms. Viena iš galimybių patenkinti šiuos reikalavimus yra naudojamų medžiagų padengimas plonais kitų medžiagų paviršiniais sluoksniais, suteikiant gaminiams naujas pageidaujamas savybes. Tokie ploni sluoksniai su pageidaujamomis savybėmis gali būti nusodinami, naudojant labai paprastą cheminį metalų nusodinimo būdą. Šis metalų nusodinimo būdas turi eilę privalumų - nedidelė procesų kaina, paprasta technika, galimybė pasirinkti darbo sąlygas pagal reikalaujamą rezultatą. Viena svarbiausių cheminio padengimo savybių - tai galimybė nusodinti vienodo storio metalų ar jų lydinių dangas ant sudėtingiausių pagrindo profilių. Pagrindinė sąlyga, kad vyktų pageidaujamo metalo cheminis nusodinimas ant aktyvuoto paviršiaus - tas metalas turi katalizuoti reduktoriaus oksidaciją. Be to, priklausomai nuo naudojamo reduktoriaus, galima nusodinti dangas su fosforu arba boru. Šių nemetalų ar kito metalo įsiterpimas į kobalto dangas sąlygoja gaunamų dangų savybes: šiurkštumą, kietumą, atsparumą korozijai, kt. Taigi, doktorantūros studijų tikslas - ištirti kobalto ir jo lydinių cheminio nusodinimo glicininiuose ar citratiniuose tirpaluose ypatumus, naudojant reduktorių morfolino boraną; nustatyti gaunamų dangų paviršiaus morfologiją, struktūrą bei sudėtį ir ištirti jų panaudojimo galimybes atsinaujinančios energijos gavimo technologijose. Nusodintų kobalto ir jo lydinių dangų paviršiaus morfologija, struktūra bei sudėtis bus detaliai tiriama, naudojant skenuojančią elektroninę mikroskopiją (SEM), Rentgeno spindulių difrakciją (XRD), Rentgeno spindulių fotoelektroninę spektroskopiją (XPS), indukuotos plazmos optinės emisijos spektroskopiją (ICP-OES), o katalizinis aktyvumas bus tiriamas vandens skaldymo reakcijoms, t. y. vandenilio ir deguonies išskyrimo reakcijoms (HER ir OER), deguonies redukcijos reakcijai (ORR), natrio borhidrido, hidrazino ir kt. medžiagų oksidacijos reakcijoms, naudojant ciklinę voltamperometriją (CV), linijinio skleidimo voltamperometriją (LSV), chronoamperometriją (CA) ir chronopotenciometriją (CP). Tikslingai suformuoti kobalto ir jo lydiniai gali būti naudojami ne tik kaip perspektyvios medžiagos kuro elementuose bet ir įvairių sudėtingų mechanizmų gamyboje.

 

 

The state of the art places high demands on materials for manufacturing complex devices and mechanisms. One way to meet these requirements is to coat the materials with thin layers of other materials, giving the products new desired properties. The small amounts of such materials that form new alloys on the surface allow the obtaining of a wide range of deposited materials with the desired properties. Such thin layers with desirable properties can be created using a straightforward electroless metal deposition method. This method has several advantages - low-cost process, simple technique, and the possibility to choose working conditions according to the required result. One of the main advantages of the electroless deposition method is the ability to deposit metal coating with uniform thickness on the most complex substrate profiles, which is usually impossible by other methods. The requirement for the desired metal to undergo a chemical deposition on the activated surface is to catalyze the oxidation of the reducing agent. Coatings thus deposited contain amounts of phosphorus or boron (depending on the choice of reducing agent) or other metals that alter the properties of the deposited metal. The aim of this work is to investigate the peculiarities of electroless deposition of cobalt and its alloy coatings in the glycine or citrate solutions using morpholine borane as a reducing agent, as well as to determine the surface morphology, structure, and composition of the coatings and the possibilities of their applications for sustainable energy conversion technologies. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray energy dispersive analysis (EDS), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) methods will be used for the characterization of cobalt and its alloy coatings surface morphology, structure, and composition. The catalytic activity of cobalt coatings will be evaluated towards water splitting reactions, e. g., hydrogen and oxygen evolution reactions (HER and OER), oxygen reduction reaction (ORR), and the oxidation of sodium borohydride, hydrazine, etc., using cyclic voltammetry (CV), linear sweep voltammetry (LSV), chronoamperometry (CA), and chronopotentiometry (CP). Purposefully, cobalt and its alloys can be used not only as promising materials in fuel cells but also in manufacturing various complex systems.