Кристаллографические особенности роста двойных слоистых гидроксидов на поверхности металлов
Оглавление ……………………………………………………………………………………………………………………………. 2
Введение ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 4
1 Обзор литературы …………………………………………………………………………………………………………… 7
1.1 Слоистые двойные гидроксиды (СДГ): структура и свойства …………………………………….. 7
1.1.1 Межслоевая вода ……………………………………………………………………………………………… 10
1.1.2 Межслоевые анионы ………………………………………………………………………………………… 10
1.1.3 Упаковка слоёв СДГ ………………………………………………………………………………………… 11
1.1.4 Анионный обмен ……………………………………………………………………………………………… 14
1.1.5 Химическая и термическая стабильность ………………………………………………………….. 15
1.2 Использование СДГ в прикладных целях ………………………………………………………………… 16
1.2.1 Применение СДГ для решения экологических проблем …………………………………….. 16
1.2.1. СДГ в сфере обращения с ядерными отходами …………………………………………………. 19
1.2.3 Промышленные и передовые применения СДГ…………………………………………………. 19
1.2.4 Биомедицинское применение СДГ ……………………………………………………………………. 20
1.3 Применение анионообменных свойств СДГ для антикоррозионной защиты…………….. 21
1.3.1 Алюминиевый сплав АА2024 ………………………………………………………………………………… 21
1.4 Заключение…………………………………………………………………………………………………………….. 24
2 Экспериментальные методики ………………………………………………………………………………………. 25
2.1 Рентгеноструктурный анализ ………………………………………………………………………………….. 25
2.1.1 Основы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом ………………………. 25
2.1.2 Основы рентгеновской кристаллографии ………………………………………………………….. 27
2.1.3 Экспериментальная установка PETRA III на синхротроне DESY ………………………. 30
2.1.4 Дифракция в геометрии скользящего падения…………………………………………………… 32
2.2 Синтез керамического покрытия на АА2024 методом плазменного электролитического
оксидирования …………………………………………………………………………………………………………………. 33
2.3 Сканирующая электронная и атомно-силовая микроскопия …………………………………….. 34
2.4 Уточнение кристаллической структуры…………………………………………………………………… 34
2.5 Изучение механизма анионообменных реакций ………………………………………………………. 36
3 Исследование особенностей кристаллической структуры СДГ ………………………………………. 39
3.1. Изготовление образцов …………………………………………………………………………………………… 39
3.2. Морфология поверхности исследуемых СДГ на поверхности цинка ………………………… 41
3.3. Анализ поверхности АА2024 с покрытием PEO и СДГ ……………………………………………. 42
3.4. Кристаллографический анализ экспериментальных данных …………………………………….. 43
3.4.1 Рентгеновский анализ поверхности АА2024 после обработки PEO и синтеза СДГ 44
3.4.2 Кристаллическая структура СДГ-NO3 на цинковой и алюминиевой подложках …. 45
3.4.3 Кристаллическая структура СДГ-Cl на цинковой и алюминиевой подложках ……. 48
3.4.4 Кристаллическая структура СДГ-SO4 на цинковой и алюминиевой подложках …. 52
3.4.5 Кристаллическая структура СДГ-VOx на цинковой и алюминиевой подложках …. 55
3.4.6 Кристаллическая структура СДГ-OH на цинковой и алюминиевой подложках ….. 57
4 Исследование особенностей роста СДГ и анионного обмена в СДГ ……………………………….. 60
4.1 Анионный обмен в Zn-Al СДГ, выращенном на цинковой подложке ……………………….. 60
4.1.1 Анионный обмен нитрат-хлорид ………………………………………………………………………. 60
4.1.2 Анионный обмен нитрат-сульфат……………………………………………………………………… 65
4.1.3 Анионный обмен нитрат-ванадат ……………………………………………………………………… 68
4.1.4 Анионный обмен нитрат-глюконат с образованием СДГ-OH …………………………….. 70
4.2 Анионный обмен в Zn-Al СДГ, выращенном на подложке из алюминиевого сплава
АА20204 ………………………………………………………………………………………………………………………….. 76
4.2.1 Анионный обмен нитрат-хлорид ………………………………………………………………………. 76
4.2.2 Анионный обмен нитрат-сульфат……………………………………………………………………… 80
4.2.3 Анионный обмен нитрат-глюконат с образованием СДГ-OH …………………………….. 81
Заключение …………………………………………………………………………………………………………………………. 86
Благодарности……………………………………………………………………………………………………………………… 88
Литература ………………………………………………………………………………………………………………………….. 89
Во введении обоснована актуальность проведённой работы,
сформулированы цели, задачи исследования, аргументирована новизна,
практическая значимость работы.
В первой главе диссертации дано общее представление о структуре и
свойствах слоистых двойных гидроксидов, а также приведён обзор работ,
посвящённых применению СДГ для различных прикладных целей, включая
область коррозионной защиты металлов и сплавов, в частности алюминиевого
сплава А2024.
Во второй главе описаны использующиеся в данном исследовании
экспериментальные и расчётные методики: рентгеноструктурный анализ, синтез
керамического покрытия методом плазменно-электролитического оксидирования
(PEO) на поверхности алюминиевого сплава АА2024, сканирующая электронная
микроскопия, изучение кинетики анионообменных реакций.
Последнее базируется на универсальном подходе к изучению твердотельных
реакций – подходе Аврами-Ерофеева (АЕ) (1) [1–4]:
( ) = 1 − exp {−[ ∙ ( − 0 )] },(1)
где t0 – время индукционного периода [5],
k – константа скорости реакции [с-1],
m – индекс реакции, который в обобщённом виде отражает закон скорости
зародышеобразования и механизм роста зародышей.
Степень превращения ( ) определяется как
ℎ ( )
ℎ ( ) =� ,(2)
ℎ
где ℎ ( ) – интегральная интенсивность пика (hkl) в момент времени t,
ℎ – максимальная интегральная интенсивность этого пика.
Анализ кинетических кривых этим методом позволяет сделать выводы о
механизме реакции.
Предварительная оценка параметра реакции m проводится методом
построений графиков Шарпа-Хэнкока (3) [6]. Они представляют собой логарифм
от уравнения (1).
ln(− ln(1 − )) = ∙ ln + ∙ ln( − 0 ),(3)
Такая оценка позволяет понять, применимо ли уравнение АЕ в данном случае. Если
значение m близко к 0.5, то, согласно [7] для описания реакции требуется
использовать уравнения для полностью диффузионно-контролируемых реакций
(4–6) [8]:
1D диффузия 2 = ( − 0 )(4)
2D диффузия(1 − ) ln(1 − ) + = ( − 0 )(5)
3D диффузия�1 − (1 − )1⁄3 � = ( − 0 )(6)
Третья глава посвящена определению непосредственно кристаллической
структуры исследуемых соединений. Уточнение структур проводилось методом
Ритвельда. Показано, что кристаллическая структура родительского соединения
СДГ-NO3 на обоих типах подложек описывается пространственной группой
(пр. гр.) R-3m, а плоскости NO3-анионов расположены под углом ~70° (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Схематическое изображение расположения плоскостей нитрат-
анионов в галереях СДГ.
Анионный обмен с хлорид-анионами приводит к формированию СДГ-Cl,
структура которого также описывается пр. гр. R-3m. Упаковка слоёв СДГ-Cl на
цинковой подложке (Zn-СДГ-Cl) соответствует политипу 3R1, а структура галерей
отличается положением анионов хлора и молекул воды (Рисунок 2а). Структура
СДГ-Cl на АА2024 (Al-СДГ-Cl) состоит из одного типа галерей.
Рисунок 2 – Графическое представление структуры галерей a) Zn-СДГ-Cl; б) Al-
СДГ-Cl, полученное по уточнённым атомным позициям.
В процессе реакции с сульфат-анионами происходит смена пр. гр. и
структура СДГ-SO4 описывается уже пр. гр. P-3, также получены уточнённые
атомные позиции. В результате анионного обмена на ванадат-анион на цинковой
подложке образуется две новых кристаллических фазы, предположительно,
содержащие анионы V2O74– и V4O124–. На алюминиевой подложке образуется
однофазный СДГ, для определения конкретного типа аниона требуются
дополнительные исследования. Анализ дифрактограмм до и после анионного
обмена NO3 – С6H11O7 показал, что в результате химической реакции образуется
только СДГ-OH на обоих типах подложек. Структура конечного соединения
описывается пр. гр. R-3m.
По формуле Шеррера (7) рассчитаны средние размеры кристаллитов вдоль
оси c и плоскости a-b для каждого соединения и сделан вывод о том, что они
уменьшаются в процессе анионного обмена у всех СДГ. Исключением являются
только размеры кристаллитов СДГ-SO4. На цинковой подложке размеры
кристаллитов вдоль плоскости a-b практически не изменяются, а на алюминиевой
– увеличиваются вдоль оси c.
=,(7)
cos
где L – размер кристаллита,
θ – брэгговский угол,
β – значение полуширины пика на его полувысоте в радианах,
K – параметр Шеррера.
Рентгенографическое исследование показало отсутствие СДГ-NO3 на
поверхности АА2024 с керамическим покрытием, полученным методом PEO, что
говорит о необходимости дальнейшей разработки существующей методики
обработки поверхности сплава.
В четвёртой главе проведён анализ кинетики анионного обмена в СДГ. Для
этого построены кинетические кривые зависимости интенсивности базисных пиков
(003) наблюдаемых фаз (Рисунок 3). В случае обмена NO3 – SO4 для фазы СДГ-SO4
использовался пик (001).
Рисунок 3 – Временные зависимости интегральной интенсивности базисных
пиков (003) [(001) для СДГ-SO4]: распад родительской фазы Zn-СДГ-NO3
(квадраты), формирование и последующее превращение промежуточной фазы
(кружки) и формирование конечной фазы Zn-СДГ-Cl/SO4/OH (треугольники).
Показано, что анионные обмены NO3 – Cl/SO4/OH на цинковой подложке
протекают через формирование промежуточной фазы, которая представляет собой
СДГ, в галереях которого присутствуют как родительские анионы (NO3), так и
гостевые. Схематическое представление фаз, участвующих в обмене представлено
на Рисунке 4 на примере обмена NO3 – Cl. Во всех случаях промежуточная фаза
частично сохраняется до конца процесса анионного обмена. Отличительной
особенностью обмена NO3 – Cl является то, что рост конечной кристаллической
фазы происходит в две стадии.
Рисунок 4 – Схематическое представление процесса анионного обмена NO3 →
Cl: I – родительское соединение Zn-СДГ-NO3, II – промежуточная фаза,
содержащая оба аниона (NO3, Cl), III – конечная фаза Zn-СДГ-Cl.
В результате анализа кинетики данных обменов сделаны выводы о том, что
все кинетические кривые описываются моделью Аврами-Ерофеева, стадии
выделения нитрат-анионов и формирования промежуточных фаз соответствуют
двумернойдиффузионно-контролируемойреакциисзамедлением
зародышеобразования, а стадии превращения промежуточной фазы и рост
конечной – одномерной реакции того же типа. Диффузионно-контролируемый
характер процесса означает, что скорость данных реакций зависит только от
скорости диффузии гостевых анионов в галереи СДГ, а замедление
зародышеобразования происходит за счёт уменьшения количества активных
центров зародышеобразования с течением времени. Одномерный характер реакции
связан с движением заполненных слоёв вдоль оси c [5].
Анионный обмен нитрат-ванадат на цинке протекает без формирования
промежуточной фазы, но с образованием двух конечных, как уже было сказано
выше (Рисунок 5).
Рисунок 5 – Временная зависимость интегральной интенсивности пика (003)
родительской фазы Zn-СДГ-NO3 (квадраты) и формирование двух конечных
кристаллических фаз Zn-СДГ-VOx(1) (кружки) и Zn-СДГ-VOx(2) (треугольники).
В результате реакции в конечном соединении также присутствует некоторое
количество нитрат-анионов. Тип данной реакции – двумерная диффузионно-
контролируемая с мгновенным зародышеобразованием, что говорит о том, что все
активные центры насыщаются сразу, как только начинается реакция [5].
Полученные из уравнения АЕ (1) параметры t0 и k представлены в таблице 1.
ПоследовательностьанионовCl– > SO42– > VOxy–показывает
последовательность уменьшения скорости интеркаляции соединений во время
анионного обмена в СДГ-NO3.
Таблица 1 – Кинетические параметры процессов анионного обмена NO3 – Cl, NO3
– SO4, NO3 – VOx и NO3 – OH в Zn-СДГ. Единицы измерения константы скорости
k и времени начала реакции t0 – [с-1] и [с], соответственно.
NO3 – Cl NO3 – SO4 NO3 – VOx(1) NO3 – VOx(2) NO3 – OH
t0 39.9(3.1)36.6(1.2)32.4(5.8)27.0(1.3)
NO3m 1.35(11)1.37(9)1.00(4)1.1(2)
k0.22(1)0.20(1)0.0049(3)0.048(4)
t0 40.1(2.8)38.9(2.4)53.8(2.5)
IP(II)m 1.37(29)0.92(12)––0.20(3)
k0.16(3)0.09(2)1.6(6)
t0 53.5(2.2)65.2(1.2)60.6(2.3)
IP(III,a) m 0.79(11)1.01(7)0.74(6)
k0.09(1)0.029(1)0.033(3)
––
t0 179.6(3.7)
IP(III,б) m 0.91(10)––
k 0.008(1)
Конечная t0 59.3(3.1)71.1(1.4)48.9(5.1)66.0(5.6) 78.8(1.4)
фазаm 0.96(15)0.75(9)1.18(15)0.99(7)0.88(4)
(III, a) k0.07(1)0.049(5)0.012(1)0.0069(4) 0.010(4)
Конечная t0 184.3(2.0)
фазаm 1.11(11)––––
(III, б) k 0.011(1)
Анионный обмен на сплаве АА2024 протекает по другому механизму.
Показано, что обмены NO3 – Cl/SO4 протекают без формирования промежуточной
фазы (рисунок 6a, б), а механизм реакции соответствует модели трёхмерного
полностью диффузионно-контролируемого процесса.
Рисунок 6 – Временные зависимости интегральной интенсивности базисных
пиков (003) [001 для СДГ-SO4]: а-б) распад родительской фазы Al-СДГ-NO3
(квадраты), формирование конечной фазы Al-СДГ-Cl/SO4 (кружки); в) распад
родительской фазы Al-СДГ-NO3 (квадраты), формирование и последующее
превращение промежуточной фазы (кружки) и формирование конечной фазы Al-
СДГ-OH (треугольники).
В данном случае зародышеобразование никак не влияет на скорость реакции,
она зависит только от скорости диффузии гостевых соединений [5]. Обмен
NO3 – OH также описывается этой моделью реакции, но протекает через
формирование промежуточной фазы (рисунок 6в). Как видно из рисунка 6б, в,
нитрат-анионы резко покидают матрицу СДГ, что не позволяет проанализировать
механизм этого процесса. Скорости формирования конечных кристаллических фаз
Al-СДГ-Cl, Al-СДГ-SO4 и Al-СДГ-OH сравнимы друг с другом и значительно
меньше скоростей роста соответствующих фаз на цинковой подложке.
Полученные из уравнения АЕ (1) параметры представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Кинетические параметры процессов анионного обмена NO3 – Cl, NO3
– SO4 и NO3 – OH в Al-СДГ. Единицы измерения константы скорости k и времени
начала реакции t0 – [с-1] и [с], соответственно.
Рост NO3NO3→ClNO3→SO4NO3→OH
t013.433(2)
NO3m–0.24(1) Резкий спад Резкий спад
k0.013(1)
t0161.2(4.9)
IP (спад)m–––0.50
k0.0002(1)
Конечнаяt021.6 (1.3)(1.5)052.8(4.7)
кристаллическая m0.92(6)0.500.50m = 0.50
фазаk0.034(2)0.0020(3) 0.00013(8) k = 0.0020(2)
В заключении сформулированы основные выводы работы:
1. Определена кристаллическая структура и атомные позиции СДГ-Cl и СДГ-
SO4, полученных на цинковой подложке и алюминиевом сплаве АА2024:
структура СДГ-Cl описывается пр. гр. R-3m, упаковка слоёв Zn-СДГ-Cl
соответствует политипу 3R1. Структура СДГ-SO4 описывается пр. гр. P-3.
2. Определена кристаллическая структура СДГ-OH на алюминиевой и
цинковой подложках, она описывается пр. гр. R-3m.
3. Сделаны выводы о механизмах роста СДГ и протекании анионообменных
реакций:
1. Процессы NO3– → Cl– и NO3– → SO42– на цинковой подложке являются
двухстадийными. Первая и вторая стадии характеризуются,
соответственно,двумернойиодномернойдиффузионно-
контролируемымиреакциямисэффектомзамедления
зародышеобразования. Процесс Zn-СДГ-NO3 → Zn-СДГ-VOx
характеризуется одностадийной двумерной реакцией с мгновенным
зародышеобразованием. Процесс анионного обмена NO3– → (C6H11O7)–
приводит к образованию СДГ-OH и является двухстадийным: первая и
вторая стадии характеризуются, соответственно, двумерной и
одномернойдиффузионно-контролируемымиреакциямис
замедлением зародышеобразования.
2. Рост СДГ-NO3 на алюминиевой подложке является одностадийным
двумерным диффузионно-контролируемым процессом с мгновенным
зародышеобразованием.
3. Процессы NO3– → Cl– и NO3– → SO42– в СДГ на алюминиевой подложке
являются одностадийными процессами, характеризующимися
трёхмерной полностью диффузионно-контролируемой реакцией.
Процесс анионного обмена NO3– → (C6H11O7)– – двухстадийная
реакция, приводящая к образованию СДГ-OH. Характеризуется
трёхмерной полностью диффузионно-контролируемой реакцией.
4. Скорости протекания реакции на цинковой подложке можно описать
последовательностью Cl– > SO42– > VOxy–. На алюминиевом сплаве
скорости реакций сравнимы друг с другом и значительно ниже
скоростей роста на цинковой подложке.
4. Основными различиями в структуре и анионном обмене в СДГ на цинковой
подложке и алюминиевом сплаве являются:
1. Средние размеры чешуек СДГ, полученных на цинковой подложке,
больше чем у СДГ на алюминиевом сплаве АА2024.
2. В отличие от СДГ на цинковой подложке рентгенограммы от СДГ на
алюминиевом сплаве обладают уширенными рефлексами, что может
быть связано с наличием разного рода беспорядка в структуре
(турбостратного беспорядка и чередования слоёв с различной
ориентацией анионов в галереях).
3. Анионный обмен, происходящий в СДГ на цинковой подложке, в
целом протекает быстрее, чем на алюминиевом сплаве. Выделение
нитрат-анионов из СДГ на алюминиевом сплаве происходит резко
(кроме обмена с хлоридом), в отличие от процессов, протекающих на
цинковой подложке.
4. Анионный обмен на цинке протекает в две стадии (кроме обмена с
ванадатом), в то время как на алюминиевом сплаве обмены являются
одностадийными (кроме обмена с гидроксидом).
Список цитируемой литературы
1. Avrami, M. Kinetics of Phase Change. I General Theory [Текст] / M. Avrami // J.
Chem. Phys. – 1939. – V. 7. – P. 1103–1112.
2. Avrami, M. Kinetics of Phase Change. II Transformation‐Time Relations for Random
Distribution of Nuclei [Текст] / M. Avrami // J. Chem. Phys. – 1940. – V. 8. – P.
212–224.
3. Avrami, M. Granulation, Phase Change, and Microstructure Kinetics of Phase
Change III [Текст] / M. Avrami // J. Chem. Phys. – 1941. – V. 9. – P. 177–184.
4. Ерофеев, Б. В. Обобщенное уравнение химической кинетики и его применение
к реакциям с участием твердых веществ [Текст] / Б. В. Ерофеев // Доклады
Академии наук СССР. – 1946. – Т. 52, № 6 – С. 515-518.
5. Williams, G. R. Mechanistic and Kinetic Studies of Guest Ion Intercalation into
Layered Double Hydroxides Using Time-Resolved, In situ Powder Diffraction
[Текст] / G. R. Williams, A. I. Khan, D. O’Hare // Layered double hydroxides / X.
Duan, D. Evans Eds. – Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2006. – P. 161–192.
6. Hancock, J. D. Method of Comparing Solid‐State Kinetic Data and Its Application to
the Decomposition of Kaolinite, Brucite, and BaCO3 [Текст] / J. D. Hancock, J. H.
Sharp // J. Am. Ceram. Soc. – 1972. – V. 55. – P. 74–77.
7. Hulbert, S. F. Models for solid-state reactions in powdered compacts: A review
[Текст] / S. F. Hulbert // J. Br. Ceram. Soc., 1969. – V. 6. – P. 11–20.
8. Jander, W. Reaktionen im festen Zustande bei hӧheren Temperaturen [Текст] / W.
Jander // Z Anorg. u. allg. Chem. – 1927. – V. 163. – P. 1–30.
Актуальность работы. В настоящее время большое внимание уделяется поиску новых
высокоэффективных антикоррозионных материалов для защиты металлов и сплавов, таких как
цинк и алюминиевый сплав АА2024. Первый из них используется во многих областях, включая
цинкование, второй – в авиационной и аэрокосмической промышленности. В области
коррозионной защиты успешно использовались соединения на основе Cr6+, однако в связи с их
высокой токсичностью требуется альтернативное решение. В качестве материалов для
коррозионной защиты рассматриваются слоистые двойные гидроксиды (СДГ) – вещества,
обладающие анионообменными свойствами. Большинство СДГ описываются общей формулой
[MII1-xMIIIx(OH)2]x+(Ay–)x/y⸱mH2O, где MII и MIII – катионы двух- и трёхвалентных металлов, Ay– –
межслоевой анион. В качестве последнего при применении СДГ в области коррозионной защиты
выступают ингибиторы коррозии, которые выделяются «по требованию» – в присутствии
агрессивных коррозионных частиц, например, хлоридов (Cl–) и при определенных значениях pH.
В процессе работы СДГ в качестве защитного покрытия одновременно протекает два процесса:
выделение ингибиторов коррозии и захват агрессивных частиц. Даже использование СДГ без
ингибиторов коррозии (СДГ с нитрат-анионами, СДГ-NO3) улучшает коррозионную защиту за
счёт поглощения агрессивных частиц. Однако не все соединения возможно интеркалировать в
галереи СДГ из-за возникновения напряжения между слоями и возможного разрушения
структуры. В связи с этим актуальными задачами являются кристаллографическое исследование
структуры СДГ до и после анионного обмена, а также изучение самого процесса анионообмена.
Понимание его механизмов и знание структуры получаемых соединений лежит в основе
успешного применения СДГ в качестве защитного покрытия.
Стоит отметить небольшое количество работ по кристаллографическому анализу
структуры СДГ и анионному обмену в них. Первое обстоятельство можно связать с трудностью
получения качественной дифрактограммы и с соответствующими трудностями в анализе
полученных данных, а второе – с необходимостью проведения in situ экспериментов с высоким
временным разрешением для точной регистрации изменений во время химической реакции.
Целью данной работы является исследование механизма анионного обмена нитрат-
анионов NO3– на анионы Cl–, SO42–, VOxy– и (С6H11O7)– в Zn-Al слоистом двойном гидроксиде,
выращенном на цинковой подложке и алюминиевом сплаве АА2024, а также установление
кристаллической структуры полученных веществ.
Были поставлены и решены следующие задачи:
1. Проведение in situ синхротронных экспериментов по изучению анионного обмена в
полученном на металлических поверхностях Zn-Al СДГ-NO3.
2. Определение кристаллической структуры Zn-Al СДГ на цинке и сплаве АА2024 с
анионами NO3–, Cl–, SO42– и (С6H11O7)–.
3. Изучение кинетики процесса протекания анионного обмена с точки зрения механизмов,
задействованных в реакциях.
Научная новизна работы. Впервые были проведены in situ синхротронные исследования
анионного обмена между анионами NO3– и Cl–/SO42–/VOxy–/(C7H11O7)– в СДГ, выращенных на
цинковой и алюминиевой подложках.
Показано, что обработка поверхности алюминиевого сплава АА2024 плазменно-
электролитическим оксидированием в рамках используемой методики не позволяет провести
синтез СДГ на получаемой поверхности.
Практическая значимость работы. Знание структуры слоистых двойных гидроксидов и
понимание механизмов, лежащих в основе анионного обмена, позволит эффективно подбирать
оптимальные ингибиторы коррозии. Это, в свою очередь, обеспечит максимальную
коррозионную защиту металлических поверхностей.
Вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в изготовлении исследуемых
образцов, проведении синхротронных экспериментов, результаты которых приведены в
диссертационной работе. Провёл все кристаллографические расчёты, в которых получены
кристаллические параметры интеркалированных соединений. Выполнил кинетические расчёты
при обработке данных измерений in situ. Автор принимал активное участие в обсуждении
результатов и написании научных статей.
Положения, выносимые на защиту:
Впервые были исследованы анионнообменные процессы NO3 – Cl, NO3 – SO4, NO3 – VOx,
NO3 – C6H11O7 в Zn-Al СДГ, выращенном на цинковой подложке и алюминиевом сплаве АА2024.
Показано что:
1. Анионный обмен NO3 – C6H11O7 приводит к образованию СДГ-ОН на обоих типах
подложек.
Сделаны выводы о механизмах реакций на цинковой подложке:
2. Анионные обмены NO3 – Cl, NO3 – SO4 и NO3 – OH проходят в две стадии: первая
и вторая характеризуются, соответственно, двумерной и одномерной
диффузионно-контролируемой реакцией с замедлением зародышеобразования.
3. Анионный обмен NO3 – VOx – одностадийная двумерная диффузионно-
контролируемая реакция с мгновенным зародышеобразованием.
На подложке из алюминиевого сплава АА2024:
4. Рост СДГ-NO3 – одностадийный двумерный диффузионно-контролируемый
процесс с мгновенным зародышеобразованием.
5. Анионный обмен NO3 – OH – двухстадийный, обмены NO3 – Cl, NO3 – SO4 –
одностадийные трёхмерные полностью диффузионно-контролируемые реакции.
Апробация результатов. По теме диссертации опубликовано 3 статьи в рецензируемых
журналах:
1. Serdechnova, M. The Influence of PSA Pre-Anodization of AA2024 on PEO Coating Formation:
Composition, Microstructure, Corrosion, and Wear Behaviors / M. Serdechnova, S. A.
Karpushenkov, L. S. Karpushenkava, M. Starykevich, M. G. S. Ferreira, T. Hack, M. H. Iuzviuk,
I. A. Zobkalo, C. Blawert, M. L. Zheludkevich // Materials. – 2018. – V. 11. – P. 2428 [1–18];
2. Bouali, A. C. Zn-Al LDH growth on AA2024 and zinc and their intercalation with chloride:
Comparison of crystal structure and kinetics / A. C. Bouali, M. H. Iuzviuk, M. Serdechnova, K.
A. Yasakau, D. C. F. Wieland, G. Dovzhenko, H. Maltanava, I. A. Zobkalo, M. G. S. Ferreira,
M. L. Zheludkevich // Appl. Surf. Sci. – 2020. – V. 501. – P. 144027 [1–10];
3. Iuzviuk, M. H. In situ kinetics studies of Zn-Al LDH intercalation with corrosion related species
/ M. H. Iuzviuk, A. C. Bouali, M. Serdechnova, K. A. Yasakau, F. D. C.Wieland, G. Dovzhenko,
A. Mikhailau, C. Blawert, I. A Zobkalo, M. G. S. Ferreira, M. L. Zheludkevich // Phys. Chem.
Chem. Phys. – 2020. – V. 22. – P. 17574–17586;
Публикации автора в научных журналах
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.5 (9 отзывов)
5 (154 отзыва)
5 (285 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
5 (18 отзывов)
5 (8 отзывов)
4.9 (5 отзывов)
4.7 (96 отзывов)
4.8 (2878 отзывов)
