ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ .................................................. 6
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 7
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР .................................................................. 16
1.1 Гибридные материалы и возможные области их применения ................ 16
1.1.1. Общее понятие о суперконденсаторах. Гибридные электродные
материалы ........................................................................................................ 18
1.1.2 Щелочной электролиз воды. Гибридные материалы для реакции
выделения водорода ........................................................................................ 26
1.2 Полиэлектролитные комплексы хитозана ................................................. 31
1.2.1 Понятия о полиэлектролитах ................................................................ 31
1.2.2 Хитозан и его свойства .......................................................................... 33
1.3 Кислородсодержащие соединения кобальта и никеля ............................. 39
1.4 Использование метода нестационарного электролиза для получения
функциональных материалов и покрытий .......................................................... 46
1.5 Выводы из литературного обзора и постановка задач исследования..... 50
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ...... 52
2.1 Синтез гибридных материалов ................................................................... 52
2.2 Подготовка поверхности нержавеющей стали ......................................... 53
2.3 Определение рН электролита ...................................................................... 54
2.4 Планирование экспериментальных исследований и оптимизация
режимов формирования на поверхности нержавеющей стали гибридных
материалов ............................................................................................................. 55
2.5 Исследование механизма формирования гибридных материалов с
использованием циклических вольтамперных кривых и кривых заряжения . 57
2.6 Метод электрохимического импеданса ..................................................... 59
2.7 Определение толщины гибридных материалов ........................................ 59
2.8 Определение микротвердости гибридных материалов ............................ 59
2.9 Определение адгезионной прочности гибридных материалов ............... 60
3
2.10 Анализ поверхности гибридных материалов методом сканирующей
электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа .............. 61
2.11 Исследование гибридных материалов с помощью высоковакуумной
сканирующей микроскопии ................................................................................. 61
2.12 Анализ гибридных материалов методом просвечивающей электронной
микроскопии и электронный дифракции ............................................................ 61
2.13 Определение фазового состава гибридных материалов методом
рентгенофазового анализа .................................................................................... 62
2.14 Исследование гибридных материалов методом ИК спектроскопии .... 62
2.15 Исследование гибридных материалов методом КР спектроскопии .... 62
2.16 Исследование рабочего электролита методом УФ-спектроскопии ...... 63
2.17 Исследование стабильности и термической устойчивости гибридных
материалов методом комплексного термического анализа .............................. 63
2.18 Исследование валентного состояния элементов поверхностного слоя
гибридных материалов методом рентгеновской фотоэлектронной
спектроскопии ....................................................................................................... 63
2.19 Определение значения краевого угла смачивания ................................. 64
2.20 Исследование антибактериальных свойств полученных гибридных
материалов ............................................................................................................. 65
2.21 Определение удельной поверхности гибридных материалов ............... 66
2.22 Исследование электрохимических свойств гибридных материалов .... 66
2.23 Исследование каталитической активности гибридных материалов в
реакции электрохимического выделения водорода........................................... 68
ГЛАВА 3 ПОЛУЧЕНИЕ ГИБРИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ................................ 70
3.1 Проведение исследований по установлению нулевого уровня для
оптимизации процесса получения гибридных материалов .............................. 70
3.2 Оптимизация технологического процесса получения гибридных
материалов на поверхности нержавеющей стали .............................................. 75
4
3.2.1 Оптимизация процесса получения на поверхности нержавеющей
стали гибридных материалов при использовании в качестве критерия
оптимизации массы гибридного материала ................................................. 78
3.2.2 Оптимизация процесса получения на поверхности нержавеющей
стали гибридных материалов при использовании в качестве критерия
оптимизации значение краевого угла смачивания ...................................... 80
3.2.3 Оптимизация процесса получения на поверхности нержавеющей
стали гибридных материалов при использовании в качестве критерия
оптимизации содержание кобальта в составе гибридных материалов ..... 82
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ГИБРИДНЫХ
МАТЕРИАЛОВ НА ПОВЕРХНОСТИ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ............... 89
ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГИБРИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ...... 105
5.1 Исследование гибридных материалов методами сканирующей, атомно
силовой и просвечивающей электронной микроскопии ................................. 105
5.2 Результаты исследований гибридных материалов методом рентгеновской
дифракции ............................................................................................................ 110
5.3 Результаты исследований гибридных материалов методом рентгеновской
фотоэлектронной спектроскопии ...................................................................... 113
5.4 Результаты исследований гибридных материалов методами ИК и КР
спектроскопии ..................................................................................................... 116
5.5 Определение удельной поверхности гибридных материалов ............... 119
5.6 Исследование термического поведения разработанных гибридных
материалов ........................................................................................................... 121
ГЛАВА 6 ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ГИБРИДНЫХ
МАТЕРИАЛОВ ................................................................................................... 124
6.1 Исследование гибридных материалов как электродных для
суперконденсаторов ............................................................................................ 124
6.2 Исследование гибридных материалов в качестве электрокатализаторов
выделения водорода в щелочной среде ............................................................ 133
5
6.3 Исследование антибактериальной активности гибридных
материалов ........................................................................................................... 138
6.3.1 Исследование антибактериальной активности гибридных материалов
нефелометрическим методом ...................................................................... 139
6.3.2 Исследование антибактериальной активности гибридных материалов
методом диффузного испытания в чашках с агаровой средой ................ 140
ОСНОВНЫЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ И ВЫВОДЫ .................................................... 142
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ......................................... 143
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ................................................................................................ 168
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ................................................................................................ 169
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ................................................................................................ 170
