Влияние фотохимических реакций на процесс лазерного электрохимического осаждения

курсовая работа

Введение

Предметом изучения фотоэлектрохимии в целом являются процессы, протекающие под действием электромагнитного излучения на электродах самой разнообразной природы. Традиционными объектами исследования фотоэлектрохимии являлись реакции фотовозбужденных частиц из раствора на металлических электродах. Электродные реакции - это гетерогенные химические реакции, которые протекают на границе раздела электрод-электролит и сопровождаются переносом электрического заряда через эту границу. Естественно, что эти реакции подчиняются всем основным закономерностям химической кинетики, но имеют свою специфику, которая обусловлена особенностями переноса заряда через границу фаз. Энергетика, а, следовательно, и скорость переноса заряда из одной фазы в другую зависят от разности электрических потенциалов между этими фазами. В результате наряду с обычными переменными химической кинетики - концентрацией, температурой и т.д. - в электрохимической кинетике появляется дополнительная зависимая переменная - электродный потенциал [1]. Эта величина, а вместе с ней и скорость электродной реакции могут весьма сильно изменяться в результате поляризации электрода.

Процессы прохождения электрического тока в физико-химических и электрохимических системах, например, под воздействием внешнего электрического поля, освещения, изменения состава раствора сопровождаются перемещением носителей зарядов. В металлических электродах такими носителями служат электроны. В электролитах заряд переносится ионами.

Если в растворе, находящемся в контакте с электродом, присутствуют фоточувствительные атомы или молекулы, то в результате облучения возможно инициирование электрохимических реакций с участием фотовозбужденных частиц. Кванты света выступают здесь в роли своеобразных дополнительных реагентов, увеличивающих скорость протекания электродных процессов. Изучение электрохимических реакций, в которых принимают участие фотовозбужденные реагенты, имеет значение как в связи с получившими особенное развитие в последние годы прикладными исследованиями, так и в целях более глубокого понимания структуры и свойств фоточувствительных атомов и молекул.

С появлением лазеров сразу же возник вопрос о возможности стимулирования химических реакций действием лазерного излучения. Лазерное излучение отличается от получаемого с помощью других источников (тепловых, газовых), в первую очередь когерентностью, монохроматичностью и большой мощностью. Особый интерес вызвали возможности использовать уникальную монохроматичность для осуществления селективных (резонансных) фотопроцессов, а высокую мощность - для осуществления многофотонных процессов, которые и стимулировали широкие исследования в этих направлениях.

При взаимодействии квантов видимого и ультрафиолетового диапазонов излучения концентрация первичных возбужденных частиц или продуктов диссоциации обычно на много превышают термически равновесные. В этих случаях не возникает вопроса о конкуренции термических реакций с фотохимическим процессом. При этом характерные времена фотохимических процессов сопоставимы с характерным временем столкновительных процессов. Но воздействие на вещество ИК-излучения сопровождается тепловым разогревом, что приводит к еще большей равновесной концентрации колебательно-возбужденных частиц. Поэтому всякий раз возникает вопрос, чем обусловлена реакция под действием ИК-излучения: равновесным тепловым разогревом или участием более реакционно-способных колебательно-возбужденных частиц, генерируемых излучением. Одна из возможностей осуществления фотохимических превращений связана с возбуждением не основных колебательных состояний молекул, а возбужденных.

лазерное электрохимическое осаждение фотохимический

В большинстве литературных источников фотохимические процессы вообще не рассматриваются. В этих книгах считают, что под действием ИК-излучения фотохимические превращения незначительны по сравнению с тепловыми процессами. И только в некоторых из них уделяется хоть какое-то внимание этим процессам. Малый объем экспериментального материала позволяет лишь предположительно обсуждать, по какому механизму протекает процесс лазерного электрохимического осаждение.

В данной курсовой работе рассмотрен ряд фотохимических процессов, возникающих при лазерном осаждении металлов из растворов на электроды.

Делись добром ;)