Медіаторний каталіз катодного відновлення діоксиду азоту

Abstract

Катодне відновлення діоксиду азоту є одним з можливих шляхів реалізації процесу кількісного визначення цього газу в повітряному середовищі. Проаналізовано проблеми катодного відновлення діоксиду азоту на каталітично активних електродах у системі з водними розчинами електролітів та показано, що лімітуючими стадіями цього процесу є транспорт діоксиду азоту через шар електроліту і розряд. З огляду на літературні відомості та попередні дослідження запропоновано гомогенний медіаторний каталіз як засіб зняття названих обмежень. Термодинамічними розрахунками показано потенційну можливість використання редокс-системи бром-бромід у водному розчині як медіатору окислювальної дії діоксиду азоту на електрод. Експериментально показано здатність обраної системи знімати як транспортні так і кінетичні обмеження, завдяки чому відношення швидкості катодної реакції відновлення діоксиду азоту до реакції відновлення атмосферного кисню збільшується на три порядки.

Cathodic reduction of nitrogen dioxide is one of the possible ways to quantify this gas in the air. The problems of cathodic reduction of nitrogen dioxide were analysed on the catalytically active electrodes in a system with aqueous solutions of electrolytes, and it was shown that the limiting stages of this process were the transport of nitrogen dioxide through a layer of electrolyte and discharge of it. Taking into account the literature data and previous research a mediator homogeneous catalysis was suggested as a method for removing these limitations. Thermodynamic calculations showed the potential use of bromine-bromide redox systems in aqueous solution as a mediator of the oxidative action of nitrogen dioxide on the electrode. It was experimentally established that the system was capable of removing limitations of transport and kinetic stages, due to which the speed ratio of cathodic reduction reaction of nitrogen dioxide to atmospheric oxygen reduction reaction increases by three orders of magnitude.