Особенности катодного восстановления рения (VII) в щелочных электролитах

Abstract

Актуальность. Рений и его сплавы являются тугоплавкими, жаропрочными, жаростойкими и коррозионностойкими материалами, которые используются в авиа- и ракетостроении, электротехнике, при производстве катализаторов. Рений относится к редким и рассеянным элементам, что обусловливает необходимость совершенствования технологических процессов по его извлечению из природного сырья и отработанных материалов, а также повышения точности аналитических методик его определения. Электрохимические методы являются оптимальными с точки зрения затратности, экспрессности и доступности для анализа и переработки ренийсодержащего сырья. В связи с этим изучение закономерностей протекания электродных процессов с участием рения и его соединений является актуальным. Цель: установить последовательность протекания катодного восстановления перренат-ионов в щелочных электролитах. Объекты: растворы перрената аммония, растворы гидроксида натрия. Методы: постоянно- и переменнотоковая полярография, циклическая вольтамперометрия, накопительный потенциостатический электролиз. Результаты. Определён интервал потенциалов катодного восстановления ионов ReO4- (1*10-5…1*10-2 М) в щелочной среде (1…10 М NaOH) на ртутных электродах, составляющий -1,25…-1,75 В (нас. х.с.э.). По результатам определения температурной зависимости величины предельного тока восстановления и зависимости тока от высоты столба капающего электрода установлен существенный вклад каталитической и адсорбционной составляющих в суммарное значение катодного тока. С использованием циклической вольтамперометрии установлена последовательность и предложена схема восстановления ReO4- в щелочных электролитах, включающая электродные, химические и адсорбционные стадии. При интерпретации результатов использованы данные по потенциостатическому электролизу и вольтамперометрии химически синтезированного оксида ReO2. Показана важность учёта полученных результатов при определении рения с использованием электрохимических методов анализа.

Relevance. Rhenium and its alloys are refractory, heat-resistant, high-temperature, and corrosion-resistant materials which are used in aircraft and rocket engineering, electrical engineering, in production of catalysts. Rhenium belongs to rare elements, this necessitates the improvement of technological processes for its extraction from natural raw materials and waste materials, as well as improving the accuracy of analytical methods for its determination. Electrochemical methods are optimal in terms of cost, expressiveness and availability for analysis and processing of rhenium-containing raw materials. In this regard, the study of the regularities of the electrode processes involving rhenium and its compounds is relevant. The aim of the research is to establish the sequence of cathodic reduction of perrhenate ions in alkaline electrolytes. Objects: ammonium perrhenate solutions, sodium hydroxide solutions. Methods: direct and alternating current polarography, cyclic voltammetry, accumulative potentiostatic electrolysis. Results. The authors have determined the interval of potentials of cathodic reduction of ReO4 - ions (1*10-5…1*10-2М) in alkaline medium (1...10 M NaOH) at mercury electrodes is -1,25…-1,75 V (sat. Ag/AgCl/KCl). A significant contribution of catalytic and adsorption current components to the total value of cathodic current was established on the basis of temperature dependence of limiting current and current dependence on height of dropping Hg-electrode column. A sequence for reduction of ReO4 - in alkaline electrolytes was established using cyclic voltammetry, and a scheme of the cathodic process was proposed which includes electrode, chemical and adsorption stages. Experimental data on potentiostatic electrolysis and on voltammetry of chemically synthesized ReO2 were used to interpret the polarographic results. The paper demonstrates the importance of the obtained results for analytical determination of rhenium.