Małgorzata Kubacka

1. Wpływ rodzaju i stężenia przeciwjonu (Li+, Na+, K+, Rb+ i Cs+) na właściwości elektrochemiczne warstw: CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6], CNT/PANI/K2Cu[Fe(CN)6], CNT/PANI/K2Ni[Fe(CN)6]. Otrzymywanie i badanie elektrochemicznych właściwości warstw kompozytowych składających się z nanorurek węglowych, polianiliny i wybranych heksacyjanożelazianów metali. • CELE PRACY • Ustalenie optymalnych warunków pokrycia elektrody z węgla szklistego (GC) nanorurkami węglowymi (CNT), • Polimeryzacja pochodnych aniliny w celu utworzenia matrycy polimerowej (PANI), • Wytwarzanie warstw heksacyjanożelazianu (II,III) metali na elektrodzie GC/PANI w obecności jonów potasowych, • Charakterystyka elektrochemiczna wytworzonych warstw w obecności kationów metali alkalicznych, • Badanie wpływu stężenia przeciwjonu na właściwości warstw kompozytowych. • Układy badane w pracy: • Badano elektrodę GC modyfikowaną warstwami kompozytowymi: • CNT/PANI/heksacyjanożelazianu indu(III) • CNT/PANI/heksacyjanożelazianu niklu(II) • CNT/PANI/heksacyjanożelazianu miedzi(II) zawierającymi różne przeciwjony. NaNO3 NaNO3 LiNO3 LiNO3 LiNO3 NaNO3 Wytwarzanie warstw: CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6], CNT/PANI/K2Cu[Fe(CN)6], CNT/PANI/K2Ni[Fe(CN)6. RbNO3 KNO3 KNO3 RBNO3 KNO3 RbNO3 CsNO3 Małgorzata Kubacka Praca wykonana w Pracowni Elektroanalizy Chemicznej pod kierunkiem dr Jadwigi Stroki Rys.1.Krzywe woltamperometryczne narastania warstwy polianiliny (PANI) w roztworze o pH=2 zawierającym 5mM aniliny i 0.5M KCl rejestrowane na GC pokrytej warstwą nanorurek. v= 50 mV/s Rys.2. Krzywe woltamperometryczne narastania warstwy heksacyjanożelazianu (II,III) indu (III) w roztworze zawierającym 0.5 M roztworu KCl, 8,3 mM In(NO3)3 i 8,3 mM K3Fe(CN)6 o pH=2 rejestrowane na GC pokrytej warstwą CNT/PANI. v= 50 mV/s CsNO3 CsNO3 CsNO3 Rys.6.Krzywa woltamperometryczna warstwy CNT/PANI/K2CuFe(CN)6 w 0.1 M roztworach soli metali alkalicznych o pH = 2. Szybkość polaryzacji 50 mV/s. Rys.7. Krzywa woltamperometryczna warstwy CNT/PANI/K2NiFe(CN)6 w 0.1 M roztworach soli metali alkalicznych o pH = 2. Szybkość polaryzacji 50 mV/s. Rys.5. Krzywa woltamperometryczna warstwy CNT/PANI/KInFe(CN)6 w 0.1 M roztworach soli metali alkalicznych o pH = 2. Szybkość polaryzacji 50 mV/s. Badanie wpływu stężenia jonów K+ na właściwości elektrochemiczne warstw: CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6], CNT/PANI/K2Cu[Fe(CN)6], oraz CNT/PANI/K2Ni[Fe(CN)6]. • WNIOSKI: • Pokrycie elektrody GC nanorurkami powoduje wzrost prądów pojemnościowych • Warstwa PANI stabilizuje warstwę nanorurek • Woltaperogramy otrzymanych warstw kompozytowych CNT/PANI/ heksacyjanożelazianów Ni(II), In(III) i Cu(II) charakteryzują się pikami przy wyższych potencjałach związanymi z procesem [Fe(CN)6] 3-/4- oraz dwa słabo wykształcone piki związane z procesem leukoemeraldyny/emeraldyny • Pokrycie elektrody warstwą CNT/PANI/heksacyjanożelaziany powodowało, że procesy elektrodowe zachodziły przy wyższych potencjach (Rys.11) • Otrzymane warstwy kompozytowe charakteryzowały się dobrymi właściwościami jonowymiennymi • Charakterystyka woltamperometryczna warstwy modyfikatora zależy istotnie od rodzaju i stężenia jonu metalu alkalicznego obecnego w roztworze • Potencjały formalne badanych warstw kompozytowych zmieniały się liniowo z log [K+] • Warstwy kompozytowe CNT/PANI/NaNi2[Fe(CN)6] charakteryzowały się dużą selektywnością w stosunku do jonów Cs+ Rys.3. Krzywe woltamperometryczne narastania warstwy heksacyjanożelazianu (II,III) miedzi (II) w roztworze zawierającym 0.5 M roztworu KNO3, 1 mM CuCl2 i 1 mM K3Fe(CN)6 o pH=2 rejestrowane na GC pokrytej warstwą CNT/PANI. v= 50 mV/s Rys.4. Krzywe woltamperometryczne narastania warstwy heksacyjanożelazianu (II,III) niklu (II) w roztworze o pH 2 zawierającym 1 M KNO3 , 5mM Ni(NO3)2 i 5 mM K3[Fe(CN)6] rejestrowane na GC pokrytej warstwą CNT/PANI. v= 50 mV/s. Piki katodowy i anodowy obserwowane na Rys. 2 przy potencjale około 0.80 V związane są z następującym procesem elektrodowym: KIn[FeII(CN)6] ↔ In[FeIII(CN)]6 + e- + K+ NaRys.3. obserwujemy dwa piki, katodowy oraz anodowy odpowiednio przy potencjałach 0,74V i 0,78V oraz anodowy, które związane są z następującym procesem: KCu[FeIII(CN)6] + e- + K+ K2Cu[FeII(CN)6] NaRys.4. pojawiają się dwie pary pików katodowych i anodowych, zachodzące procesy elektrodowe opisują równania: Ni1.5[FeIII(CN)6] +e- + K+ ↔ KNi1.5[FeII(CN)6] KNi[FeIII(CN)6] + e-+ K+ ↔ K2Ni[FeII(CN)6] Potencjały pików anodowych wynoszą: 0.725 V i 0.568 V a, pików katodowych 0.652 V i 0.527 V. Obie istniejące formy heksacyjanożelazianu (II,III) niklu (II) różnią się rozpuszczalnością Rys.8. Woltamperometryczne zależności prądu od potencjału elektrody GC modyfikowanej warstwą CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6] otrzymane w roztworach KNO3 o stężeniach: 1 M- (-), 0.5 M- (-), 0.1 M- (-), 0.01 M- (-). v= 50 mV/s. Rys.9. Woltamperometryczne zależności prądu od potencjału elektrody GC modyfikowanej warstwą CNT/PANI/K2Cu[Fe(CN)6] otrzymane w roztworach KNO3 o stężeniach: 1 M- (-), 0.5 M- (-), 0.1 M- (-), 0.01 M- (-). v= 50 mV/s. Rys.10. Woltamperometryczne zależności prądu od potencjału elektrody GC modyfikowanej warstwą CNT/PANI/K2Ni[Fe(CN)6] otrzymane w roztworach KNO3 o stężeniach: 1 M- (-), 0.5 M- (-), 0.1 M- (-), 0.01 M- (-). v= 50 mV/s. Rys. 11. Zależność potencjału formalnego warstwy: (-)– GC/KIn[Fe(CN)6] (1), (-)- GC/PANI/KIn[Fe(CN)6] (2) i (-)- GC/CNT/PANI/KIn[Fe(CN)6] (1) R.Dzieniszewski, J.Stroka, PJ.Kulesza, Z.Galus, Pol. J. Chem., 75, 1753, 2001 (2) D.Krawczyk J.Stroka praca w przygotowaniu do druku