La preparazione di film di diamante ad elevata conduttività elettrica, realizzata in più gruppi di ricerca a partire dalla fine degli anni ‘80, ha consentito l’ottenimento di film elettrodici caratterizzati da sovratensioni di sviluppo di ossigeno anche più elevate di quelle riscontrate su elettrodi quali il carbone vetroso, il biossido di piombo, il biossido di stagno. Questa caratteristica, unita alla concomitante alta sovratensione di sviluppo d’idrogeno e all’assenza di micro- e meso- porosità nel materiale, ne consente interessanti applicazioni in chimica elettroanalitica, per l’ampliamento della finestra di polarizzabilità ideale. Così come per carbone vetroso e grafite, l’elevata sovratensione di ossigeno tipica del diamante drogato viene spiegata ammettendo che lo stadio di formazione del radicale ossidrile adsorbito sia fortemente sfavorito dalla bassa stabilità di quest’ultimo. Questo fa naturalmente prevedere che il materiale elettrodico in questione possa avere interessanti applicazioni per la produzione elettrochimica di ozono e per l’incenerimento elettrochimico di inquinanti organici in ambienti acquatici. L'indagine elettrochimica dei film di diamante conduttore è stata realizzata tramite voltammetria ciclica e curve di polarizzazione quasi stazionarie, in soluzione acquosa di H2SO4 e successivamente in ambiente perclorico in presenza di NaCl. Le polarizzazioni anodiche in presenza del solo elettrolita di supporto hanno evidenziato l’irreversibilità dell’inserimento sulla superficie carboniosa di gruppi ossidrilici e carbonilici, che rendono la superficie idrofilica; polarizzazioni catodiche non permettono di riportare la superficie al suo carattere idrofobico originale. Successivamente, è stata studiata la reazione modello di sviluppo di cloro, effettuando alcune prove anche relativamente all’evoluzione d’idrogeno e ossigeno. Come ci si attendeva, la scarsa stabilizzazione esercitata dalla superficie di diamante nei confronti dei radicali H, OH e Cl, determina modifiche sostanziali nei meccanismi delle tre reazioni elettrodiche considerate, consentendo in particolare una efficiente selettività nello sviluppo di cloro e/o nella produzione di ipoclorito in ambiente debolmente acido. L’elevata resa faradaica del processo di produzione di cloro attivo risulta interessante per la disinfezione elettrochimica di acque potabili o per altre applicazioni nel settore.
Proprietà Chimico-fisiche di Film Elettrodici di Diamante Conduttore
FERRO, Sergio;DE BATTISTI, Achille
2000
Abstract
La preparazione di film di diamante ad elevata conduttività elettrica, realizzata in più gruppi di ricerca a partire dalla fine degli anni ‘80, ha consentito l’ottenimento di film elettrodici caratterizzati da sovratensioni di sviluppo di ossigeno anche più elevate di quelle riscontrate su elettrodi quali il carbone vetroso, il biossido di piombo, il biossido di stagno. Questa caratteristica, unita alla concomitante alta sovratensione di sviluppo d’idrogeno e all’assenza di micro- e meso- porosità nel materiale, ne consente interessanti applicazioni in chimica elettroanalitica, per l’ampliamento della finestra di polarizzabilità ideale. Così come per carbone vetroso e grafite, l’elevata sovratensione di ossigeno tipica del diamante drogato viene spiegata ammettendo che lo stadio di formazione del radicale ossidrile adsorbito sia fortemente sfavorito dalla bassa stabilità di quest’ultimo. Questo fa naturalmente prevedere che il materiale elettrodico in questione possa avere interessanti applicazioni per la produzione elettrochimica di ozono e per l’incenerimento elettrochimico di inquinanti organici in ambienti acquatici. L'indagine elettrochimica dei film di diamante conduttore è stata realizzata tramite voltammetria ciclica e curve di polarizzazione quasi stazionarie, in soluzione acquosa di H2SO4 e successivamente in ambiente perclorico in presenza di NaCl. Le polarizzazioni anodiche in presenza del solo elettrolita di supporto hanno evidenziato l’irreversibilità dell’inserimento sulla superficie carboniosa di gruppi ossidrilici e carbonilici, che rendono la superficie idrofilica; polarizzazioni catodiche non permettono di riportare la superficie al suo carattere idrofobico originale. Successivamente, è stata studiata la reazione modello di sviluppo di cloro, effettuando alcune prove anche relativamente all’evoluzione d’idrogeno e ossigeno. Come ci si attendeva, la scarsa stabilizzazione esercitata dalla superficie di diamante nei confronti dei radicali H, OH e Cl, determina modifiche sostanziali nei meccanismi delle tre reazioni elettrodiche considerate, consentendo in particolare una efficiente selettività nello sviluppo di cloro e/o nella produzione di ipoclorito in ambiente debolmente acido. L’elevata resa faradaica del processo di produzione di cloro attivo risulta interessante per la disinfezione elettrochimica di acque potabili o per altre applicazioni nel settore.I documenti in SFERA sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
