Show simple item record

dc.contributor.authorSarapuu, Ave
dc.date.accessioned2008-05-22T07:12:37Z
dc.date.available2008-05-22T07:12:37Z
dc.date.issued2008-05-22T07:12:37Z
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10062/6331
dc.descriptionUuriti hapniku elektrokeemilist redutseerumist kinoonidega modifitseeritud süsinikelektroodidel ning õhukestel kuld- ja plaatinakatetel, kasutades pöörleva ketaselektroodi ja pöörlev ketaselektrood rõngaga meetodeid. Määrati O2 redutseerumise kineetilised parameetrid kõigi uuritud elektroodide korral. Antrakinoon (AQ) ja fenantreenkinoon (PQ) seondati kovalentselt klaassüsinikelektroodide pinnale, kasutades diasooniumisoola redutseerumise meetodit. Hapniku redutseerumist kinoonidega modifitseeritud elektroodil katalüüsivad kinooni radikaalanioonid ja reaktsiooni lõppsaaduseks on vesinikperoksiid. Hapniku redutseerumise kineetilised parameetrid määrati AQ-ga modifitseeritud elektroodil erinevate kinooni pindkontsentratsioonide korral ning AQ-ga ja PQ-ga kovalentselt modifitseeritud booriga dopeeritud teemantelektroodil ja kõrgorienteeritud pürolüütilisest grafiidist elektroodil. PQ-ga modifitseeritud elektroodide elektrokatalüütiline aktiivsus oli oluliselt kõrgem kui AQ-ga modifitseeritud elektroodidel. See on tingitud peamiselt PQ positiivsemast redokspotentsiaalist, mis on kõige olulisem kinooni elektrokatalüütilist aktiivsust määrav parameeter O2 redutseerumisel. Uuriti hapniku redutseerumist vaakumaurustatud õhukestel Au ja Pt katetel nominaalse paksusega 0,25 kuni 20 nm. Läbistuselektronmikroskoopilised mõõtmised andsid tunnistust, et õhemad katted olid saarelise struktuuriga ja saarekese suurus vähenes metalli kattepaksuse kahanedes. Pöörleva ketaselektroodi meetodil läbi viidud O2 redutseerumise eksperiment näitas, et reaktsioonimehhanism õhukesekilelistel elektroodidel on sama, mis kompaktsetel metallelektroodidel. Au kilede eriaktiivsus vähesel määral langes kattepaksuse kahanedes nii 0,5 M H2SO4 kui ka 0,1 M KOH lahuses. Hapniku redutseerumist uuriti ka klaassüsinikule ja kuldalusele vaakumaurustatud õhukestel Pt kiledel 0,1 M HClO4 ja 0,05 M H2SO4 lahustes. Plaatina eriaktiivsus HClO4 lahuses mõnevõrra vähenes katte õhenedes ja selle põhjuseks võib olla hapnikkusisaldavate (vahe)ühendite tugevam adsorptsioon väiksematel Pt osakestel. H2SO4 lahuses ei sõltunud eriaktiivsus Pt kattepaksusest ja oli madalam kui HClO4-s, selle põhjuseks on pinna tsentrite blokeerimine adsorbeerunud sulfaatioonide poolt. Hapniku redutseerumine õhukesekilelistel plaatinaelektroodidel kulgeb peamiselt vee tekkeni.et
dc.description.abstractThe electroreduction of oxygen on quinone-modified carbon electrodes and on thin gold and platinum films has been investigated, using the rotating disk electrode and rotating ring-disk electrode methods. The kinetic parameters for O2 reduction have been determined for all the electrodes studied. The covalent attachment of anthraquinone (AQ) and phenanthrenequinone (PQ) onto carbon electrodes was achieved by the electrochemical reduction of the corresponding quinone diazonium salt. The reduction of O2 on quinone-modified electrodes is catalysed by quinone radical anions and proceeds until the formation of peroxide. The kinetic parameters of oxygen reduction were determined for AQ-modified glassy carbon electrodes at various surface concentration of quinone and for boron-doped diamond and highly oriented pyrolytic graphite electrodes covalently modified with AQ and PQ. The electrocatalytic activity of PQ-modified electrodes was considerably higher than that of AQ-modified electrodes and this is primarily caused by more positive redox potential of PQ, which is the main factor that determines the electrocatalytic activity of quinone-modified electrodes towards O2 reduction. Thin Au and Pt films (nominal film thickness 0.25 to 20 nm) were prepared by vacuum-evaporation. The TEM measurements showed that the thinner films consist of separate metal clusters and the cluster size increases with metal loading. The rotating disk electrode studies revealed that O2 reduction mechanism on thin metal films is the same as on bulk metal electrodes. The specific activity of Au films only slightly decreased with decreasing film thickness in both 0.5 M H2SO4 and 0.1 M KOH solutions. The reduction of oxygen on thin Pt films on GC and Au substrates was studied in 0.1 M HClO4 and 0.05 M H2SO4 solutions. The specific activity of O2 reduction in HClO4 slightly decreased with decreasing film thickness; this was attributed to the stronger adsorption of surface oxygenated species that hinder the kinetics of O2 reduction. In H2SO4, the specific activity appeared to be independent of the Pt loading and was lower than in HClO4. This is due to the adsorbed sulfate ions, which block the sites for O2 adsorption and thereby reduce the O2 reduction activity. On thin Pt films, O2 is predominantly reduced to H2O.et
dc.language.isoenet
dc.subject.otherdissertatsioonidet
dc.subject.otherETDen
dc.subject.otherdissertationen
dc.titleElectrochemical reduction of oxygen on quinone-modified carbon electrodes and on thin films of platinum and goldet
dc.title.alternativeHapniku elektrokeemiline redutseerumine kinoonidega modifitseeritud süsinikelektroodidel ning õhukestel plaatina- ja kuldkatetelet
dc.typeThesiset


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record