Record Details

COMPOSITION AND PROPERTIES OF SURFACE LAYERS PREPARED BY ION BEAM-ASSISTED DEPOSITION OF CATALYTIC METALS FROM VACUUM ARC-DISCHARGE PLASMA ON CARBON SUBSTRATES

Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title COMPOSITION AND PROPERTIES OF SURFACE LAYERS PREPARED BY ION BEAM-ASSISTED DEPOSITION OF CATALYTIC METALS FROM VACUUM ARC-DISCHARGE PLASMA ON CARBON SUBSTRATES
СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ, ФОРМИРУЕМЫХ ИОННО-АССИСТИРУЕМЫМ ОСАЖДЕНИЕМ КАТАЛИТИЧЕСКИХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПЛАЗМЫ ВАКУУМНОГО ДУГОВОГО РАЗРЯДА НА УГЛЕРОДНЫЕ ПОДЛОЖКИ
 
Creator V. Poplavsky V.; Belarusian State Technological University, Minsk
F. Komarov F.; Belarusian State University, Minsk
V. Matys G.; Belarusian State Technological University, Minsk
В. Поплавский В.; Белорусский государственный технологический университет, Минск
Ф. Комаров Ф.; Белорусский государственный университет, Минск
В. Матыс Г.; Белорусский государственный технологический университет, Минск
 
Subject ion beam assisted deposition of metals; platinum; cerium; ytterbium; carbon substrates; catalytic layers; electrocatalytic activity; oxidation of methanol and ethanol
ионно-ассистируемое осаждение металлов; платина; церий; иттербий; углеродные подложки; каталитические слои; электрокаталитическая активность; окисление метанола и этанола
 
Description Surface layers were prepared by ion beam-assisted deposition (IBAD) of platinum and rare earth metals (Ce, Yb) on the carbon-based Toray Carbon Fiber Paper TGP-H-060 T catalyst support in effort to produce electrocatalysts for direct methanol and ethanol oxidation fuel cells (DMFC, DEFC) with polymer electrolyte membrane. The layer formation in the IBAD mode, by means of the metal deposition and the mixing of a precipitating layer with the substrate by accelerated (U = 10 kV) ions of the same metal, was carried out. In this process, a neutral fraction of metal vapor and ionized plasma of vacuum pulsed electric arc was used. The study of morphology and composition of the layers was performed by scanning electron microscopy and electron probe microanalysis, X-ray fluorescence analysis and Rutherford backscattering spectrometry. Properties of the prepared electrocatalysts were investigated by cyclic voltammetry. It was established that the prepared electrocatalysts show their activity in the processes of electrochemical methanol and ethanol oxidation. 
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. 
 
Publisher The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"
 
Contributor —
—
 
Date 2017-04-29
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://doklady.belnauka.by/jour/article/view/410
 
Source Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus; Том 61, № 2 (2017); 84-91
Доклады Национальной академии наук Беларуси; Том 61, № 2 (2017); 84-91
0002-354X
 
Language rus
 
Relation http://doklady.belnauka.by/jour/article/view/410/411
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.
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.
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.
FuelCellsEtc. Commercial Fuel Cell Components Manufacturer [Electronic resource]. – Mode of access: http:// fuelcellsetc.com/store/Toray-Paper-060. – Date of access: 08.11.2016.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Iwasita, T. The Electrocatalysis of Ethanol Oxidation / T. Iwasita // 3rd LAMNET Workshop, Brazil, 2–4 December 2002 // Workshop Proceedings. – 2002. – P. 76–83.
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.
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.
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.
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).