Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)
100 %
Ortelius classification: Electrochemistry
Panel
Chemistry 1
Department or equivalent
Institute of Chemistry (Eötvös Loránd University)
Starting date
2009-09-01
Closing date
2012-08-31
Funding (in million HUF)
3.910
FTE (full time equivalent)
2.21
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatómunka során a perklorátionok redukciójának mechanizmusát kívánjuk vizsgálni elektrokatalitikus tulajdonságokkal rendelkező fémeken. Az irodalmi adatok szerint a ródium, a rénium, a ruténium és az irídium megfelelőnek ígérkezik ilyen vizsgálatokhoz. Szeretnénk részletesen vizsgálni a redukció kinetikáját. Választ keresünk arra a kérdésre, hogy függ-e – és ha igen hogyan – a redukció sebessége a hőmérséklettől. Szeretnénk kideríteni, hogy befolyásolja a folyamatot a pH megváltoztatása. Az idegen ionok, illetve redukciós termékek hatásának vizsgálata is sok hasznos információt szolgáltat. Kísérleteink alapján lehetőség nyílik a redukció kinetikájának összehasonlítására is a különböző fémeken. A project sikeres megvalósulása esetén elérhető eredmények a perklorátredukció kinetikájának részletesebb megismerésén túl gyakorlati szempontból is hasznosíthatók olyan területeken, ahol a folyamat szerepet játszhat, pl. perklorátszennyezés eltávolítása.
Summary
The aim of the present work is to study the mechanism of the reduction of the perchlorate ions on metals having electrocatalytical properties. Based on the literature, rhodium, rhenium, ruthenium and iridium seem to be a proper choice for such experiments. The pH and temperature dependence of the reduction rate will be investigated. The examination of the effect of the foreign ions and reduction products could also give valuable information. On the basis of the experiments a comparison of the kinetics of the reduction on different metals is also possible. Successful completion of our project may result not only a detailed cognition of the kinetics of the perchlorate reduction but may also be useful from a practical point of view (e.g. removal of perchlorate pollution, water treatment).
Final report
Results in Hungarian
Jelen kutatás során voltammetriás, impedanciaspektroszkópiai és bending beam méréseket végeztünk ródiumon és ruténiumon perklorátionokat tartalmazó közegben. Kísérleteink során különböző módon előállított mintákkal dolgoztunk: tömbfázisú fémekkel, arany hordozóra leválasztott illetve vákuumpárologtatott rétegekkel. Mindkét fém és mindegyik előállítási mód esetén tapasztaltuk a perklorátionok redukcióját. A redukció mértéke függött a felület érdességétől, az aktív helyek számától és a hőmérséklettől. Részletesen vizsgáltuk a redukció termékeként keletkező kloridionok hatását a folyamatra. Felmerült annak lehetősége, hogy a perklorátionok redukciója fém/vezető polimer (pl. PEDOT (poli(3,4-etiléndioxitiofén))) kompozitokban is lejátszódik, ezért kezdeti lépésként megvizsgáltuk a polimer stabilitását. Tapasztalataink szerint a PEDOT kellően pozitív potenciálokon túloxidálódik, közben elektrokémiai-mechanikai tulajdonságai megváltoznak. Ezen vizsgálatokkal párhuzamosan a laboratóriumban kifejlesztésre került egy olyan mérési módszer, mely lehetővé teszi, hogy a hagyományos forgógyűrűs korongelektróddal végzett mérésekkel szemben mindkét munkaelektród potenciálját folyamatosan változtathassuk egymástól függetlenül, s a korongon zajló folyamatról még több információt nyerhessünk. Az új rendszerrel várhatóan mind a polimerek stabilitásáról, mind a perklorát redukció részleteiről hasznos információk nyerhetők a jövőben.
Results in English
In the present work voltammetric, impedance spectroscopic and bending beam measurements were carried out on rhodium and ruthenium in perchlorate containing media. Different samples were used: bulk phase metals, electrochemically deposited and evaporated layers. The perchlorate ions can be reduced on both metals and all type of samples. The rate of the reduction depends on the surface roughness, the number of the active sites and on the temperature. The effect of the chloride ions produced in the reduction process has been investigated in details. Possibility of the reduction of perchlorate ions has raised in metal/conducting polymer (e.g. PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene))) composites, therefore as a first step the stability of the polymer has been studied. During the overoxidation of the PEDOT film its mechanical and electrochemical properties change. Parallel to these investigations, new rotating ring-disc electrode methods have also been developed in our laboratory. With the aid of the new system, independent and dynamic potential programs can be applied simultaneously to the disk and the ring electrodes. This „dual cyclic voltammetry” is a promising method for studying the stability of polymers or the mechanism of the perchlorate reduction.
Láng G G, Ujvári M, Bazsó F, Vesztergom S, Ujhelyi F: In situ monitoring of the electrochemical degradation of polymer films on metals using the bending beam method and impedance spectroscopy, Electrochimica Acta 73 pp. 59-69, 2012
Vesztergom S, Ujvári M, Láng G G: RRDE experiments with independent potential scans at the ring and disk electrodes — 3D map of intermediates and products of electrode processes, Electrochemistry Communications 19: pp. 1-4, 2012
Mária Ujvári, Győző G Láng: Perchlorate Reduction on Metals, Third Regional Symposium on Electrochemistry South-East Europe, Ramada Bucharest Parc, May 13-17, 2012, Bucharest, Romania, Book of Abstracts SDE-O-01 p. 113, 2012
Mária Ujvári, Győző G. Láng: Investigation of perchlorate reduction on different metals, 63rd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry, Czech Republic, Prague, Aug 19 – 24, 2012, Book of Program, p.25, Conference RD-ROM, 2012
UJVÁRI Mária, VESZTERGOM Soma és LÁNG Győző: Elektrokémiai mérőrendszerek és kísérleti módszerek fejlesztése, elektródfolyamatok tanulmányozása, Magyar Kémiai Folyóirat (közlésre beküldve), 2012
M. Ujvári, S. Vesztergom, C.B. Pénzes, G.G. Láng: Changes of the interfacial stress with electrode potential in the Ru|0.1 M perchloric acid system, J. Am. Chem. Soc. (beküldés folyamatban), 2012
Mária Ujvári, G.G. Láng: Investigation of the electrochemical reduction of chlorate and perchlorate ions on rhodium, 2nd Regional Symposium on Electrochemistry of South-East Europe Belgrade, Serbia, June 6 – 10, 2010, Book of Abstracts, p.105, Conference RD-ROM (Proceedings pp. 167-168), 2010
G.G. Láng, M. Ujvári, S. Vesztergom, F. Ujhelyi: Measurements of surface stress changes of solid electrodes - effect of film thickness and surface roughness, 2nd Regional Symposium on Electrochemistry of South-East Europe Belgrade, Serbia, June 6 – 10, 2010, Book of Abstracts, p.105, Conference RD-ROM (Proceedings pp. 164-165), 2010
G.G. Láng, M. Ujvári: Trends in the Study of the Electrochemical Stability of Perchlorate Ions against Reductive Attacks, p 1-53 in: Lawrence E. Matthews Perchlorates: Production, Uses and Health Effects. Nova Publishers, New York, 2011
S. Vesztergom, M. Ujvari, G.G. Lang: RRDE experiments with potential scans at the ring and disk electrodes, Electrochemistry Communications 13: 378-381, 2011
M Ujvári, M. Takács, S. Vesztergom, F. Bazsó, F. Ujhelyi, G.G. Láng: Monitoring of the electrochemical degradation of PEDOT film using the bending beam method, Journal of Solid State Electrochemistry, 15: 2341-2349, 2011
M. Ujvári, G.G. Láng: On the stability of perchlorate ions against reductive attacks in electrochemical systems and in the environment, Journal of Electrochemical Science and Engineering, 1: 1-26, 2011
M. Ujvári, F. Bazsó, G.G. Láng: Investigation of the electrochemical reduction of perchlorate ion on rhodium and ruthenium, 9th International Microsymposium on Electrochemical Impedance Analysis, Rovinj, Croatia, June 2-5, 2011, Extended Absracts p.142-146, 2011
