СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ, ФОРМИРУЕМЫХ ИОННО-АССИСТИРУЕМЫМ ОСАЖДЕНИЕМ КАТАЛИТИЧЕСКИХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПЛАЗМЫ ВАКУУМНОГО ДУГОВОГО РАЗРЯДА НА УГЛЕРОДНЫЕ ПОДЛОЖКИ

Поверхностные слои сформированы ионноассистируемым осаждением (IBAD) платины и редкоземельных металлов (Ce, Yb) на носитель Toray Carbon Fiber Paper TGP-H-060 Т с целью получения электрокатализаторов для топливных элементов прямого окисления метанола и этанола с полимерным мембранным электролитом. Формирование слоев проведено в режиме IBAD, при котором осаждение металла и перемешивание осаждаемого слоя с атомами поверхности подложки ускоренными (U = 10 кВ) ионами того же металла осуществляются соответственно из нейтральной фракции пара и плазмы вакуумного дугового разряда импульсного электродугового ионного источника. Исследование морфологии и состава слоев проведено методами сканирующей электронной микроскопии и электронно-зондового микроанализа, рентгеновского флуоресцентного анализа и спектрометрии резерфордовского обратного рассеяния. Свойства электрокатализаторов исследовались методом циклической вольтамперометрии. Получаемые электрокатализаторы проявляют активность в процессах окисления метанола и этанола.

1. Komarov, F. F. Ion Beam Modification of Catalytic Properties of Solids / F. F. Komarov, V. V. Poplavsky // Radiat. Eff. – 1988. – Vol. 106, N 1/2. – P. 1–26. doi.org/10.1080/00337578808013724.

2. Poplavskij, V. V. Influence of the Implantation of Transition Metal Ions on the Electrocatalytic Activity of Carbon Materials / V. V. Poplavskij // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. В. – 1987. – Vol. B28, N 4. – P. 534–539. doi.org/10.1016/0168- 583x(87)90499-x.

3. Wolf, G. K. Modification of Chemical Surface Properties by Ion Beam Assisted Deposition / G. K. Wolf // Nucl. Instr. Methods Phys. Res. B. – 1990. – Vol. 46, N 1–4. – P. 369–378. doi.org/10.1016/0168-583x(90)90732-a.

4. FuelCellsEtc. Commercial Fuel Cell Components Manufacturer [Electronic resource]. – Mode of access: http:// fuelcellsetc.com/store/Toray-Paper-060. – Date of access: 08.11.2016.

5. Poplavsky, V. V. Composition and Electrocatalytic Properties of the Coatings Formed by the Ion-Beam-Assisted Deposition of Platinum from a Pulsed Arc-Discharge Plasma onto Aluminium / V. V. Poplavsky, T. S. Mishchenko, V. G. Matys // Tech. Phys. – 2010. – Vol. 55, N 2. – P. 296–302. doi.org/10.1134/s1063784210020222.

6. Poplavsky, V. V. Ion-Beam Formation of the Catalytically Active Surface of Titanium Electrodes / V. V. Poplavsky, T. S. Mishchenko, V. G. Matys // J. Surf. Invest. − 2010. − Vol. 4, N 4. − P. 576–581. doi.org/10.1134/s1027451010040051.

7. Poplavskii, V. V. Ion Beam Formation of the Active Surface of Methanol Oxidation Electrocatalysts on the Tantalum Substrates / V. V. Poplavskii, T. S. Stel’makh, V. G. Matys // J. Surf. Invest. − 2012. − Vol. 6, N 5. − P. 748–757. doi.org/10.1134/ s1027451012090121.

8. Poplavskii, V. V. Microstructure and Composition of Catalytic Layers Formed by the Ion-Beam-Assisted Deposition of Platinum onto Carbon Substrates / V. V. Poplavskii, А.V. Dorozhko // J. Surf. Invest. − 2013. − Vol. 7, N 2. − P. 303–309. doi. org/10.1134/s1027451013020444.

9. Iwasita, T. Electrocatalysis of Methanol Oxidation / T. Iwasita // Electrochim. Acta. – 2002. – Vol. 47, N 22–23. – P. 3663–3674. doi.org/10.1016/s0013-4686(02)00336-5.

10. Sriramulu, S. Reaction Mechanism and Dynamics of Methanol Electrooxidation on Platinum (111) / S. Sriramulu, T. D. Jarvi, E. M. Stuve // J. Electroanal. Chem. – 1999. – Vol. 467, N 1–2. – P. 132–142. doi.org/10.1016/s0022-0728(99)00036-4.

11. Iwasita, T. The Electrocatalysis of Ethanol Oxidation / T. Iwasita // 3rd LAMNET Workshop, Brazil, 2–4 December 2002 // Workshop Proceedings. – 2002. – P. 76–83.

12. Tang, Z. High Performance Rare Earth Oxides LnOx (Ln = Sc, Y, La, Ce, Pr and Nd) Modified Pt/C Electrocatalysts for Methanol Electrooxidation / Z. Tang, G. Lu // J. Power Sources. – 2006. – Vol. 162, N 2. – P. 1067–1072. doi.org/10.1016/j. jpowsour.2006.07.052.

13. Xu, C. Electrochemical Oxidation of Ethanol on Pt-CeO2 /C Catalysts / C. Xu, P. K. Shen // J. Power Sources. – 2005. – Vol. 142, N 1–2. – P. 27–29.

14. Electrooxidation of Ethanol Using Pt Rare Earth–C Electrocatalysts Prepared by an Alcohol Reduction Process / A. O. Neto [et al.] // Ionics. – 2008. – Vol. 14, N 6. – P. 577–581. doi.org/10.1007/s11581-008-0212-5.