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;
Читать «Кристаллографические особенности роста двойных слоистых гидроксидов на поверхности металлов»
Публикации автора в научных журналах
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (82 отзыва)
4.1 (20 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
4.8 (2878 отзывов)
4.9 (343 отзыва)
4.2 (6 отзывов)
4.9 (37 отзывов)
4.9 (35 отзывов)
4.7 (46 отзывов)
