Визначення механізму формування цинкових та нікелевих подвійно-шаруватих гідроксидів

Автор(и)

  • Вадим Леонідович Коваленко Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-8012-6732
  • Анастасія Юріївна Борисенко Дніпровський державний медичний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-2732-5660
  • Дмитро Андрійович Андрєєв Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-1636-1671
  • Антон Юрійович Допіра Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0001-9391-3543
  • Олексій Олексійович Демченко Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Україна https://orcid.org/0009-0007-8676-734X
  • Валерій Анатолійович Коток Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0001-8879-7189
  • Володимир Юрійович Медяник Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-5403-5338
  • Дмитро Андрійович Сухомлин Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-5714-3454
  • Герман Вікторович Шуклін Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-2507-384X
  • Володимир Валентинович Вербицький Український державний університет імені Михайла Драгоманова; Національний еколого-натуралістичний центр, Україна https://orcid.org/0000-0001-7045-8293

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.358469

Ключові слова:

потенціометричне титрування, механізм формування, Zn-Al ПШГ, Ni-Al ПШГ, Ni(II)-Ni(III) ПШГ

Анотація

Об’єкт дослідження – механізм формування Zn-Al-нітратних, Zn-Al-триполіфосфатних, Ni-Al-карбонатних и Ni(II)-Ni(III)-карбонатних подвійно-шаруватих гідроксидів (ПШГ). Для розрахунку складу осаду на стадії формування ПШГ висунуто гіпотези:

1) гіпотеза основної солі (ГОС): всі катіони повністю переходять до осаду, надалі ОН-іони замінюють аніони;

2) гіпотеза змінного катіонного складу (ГЗКС): осад формується насиченим катіоном-«гостю», надалі кількість катіону-«господаря» збільшується.

Для визначення механізму формування ПШГ використовувалось потенціометричне титрування із скляним електродом.

Для Zn-Al-NO3 ПШГ виявлено двохступеневий механізм формування. 1й – утворення гідроксид алюмінію (рН=6,47) через формування гідроксосолі Al(OH)0,667(NO3)2,333 (рН=4,98). 2й – формування ПШГ через проміжні стадії: при рН=7,36 склад Zn0,8Al0,2(OH)1,20(NO3)1,00 (ГОС) або Zn0,667Al0,333(OH)2(NO3)1,667 (ГЗКС), при рН=9,35 склад Zn0,8Al0,2(OH)1,93(NO3)0,27 (ГОС) або Zn0,793Al0,207(OH)2(NO3)0,204 (ГЗКС). Для Zn-Al-Р3О10 ПШГ характерний двохступеневий механізм. 1й – при рН=6,25 формується гідроксосіль Al(OH)2,66(P3O10)0,067, 2й – при рН=9,25 утворюється ПШГ складу Zn0,8Al0,2(OH)2,00(P3O10)0,040. Для Zn-Al ПШГ рекомендований рН 7–10.

Виявлено, що при формуванні Ni-Al-СО3 ПШГ ступінь утворення гідроксосполук Al відсутня через повний необоротний гідроліз Al3+ в присутності CO32-. При рН = 6,5 формується осад Ni0,8Al0,2(OH)1,066(CO3)0,567 (ГОС) або Ni0,624Al0,376(OH)2(CO3)0,376 (ГЗКС), який при подальшому підлуговуванні трансформується в ПШГ. Синтез Ni-Al-СО3 ПШГ необхідно вести при рН=8–11. Визначено одноступеневий механізм формувания Ni(II)-Ni(III)-СО3 СДГ, рекомендовано для синтезу рН=10–11.

Порівняльний аналіз виявив, кращою для опису зміни складу осаду при формуванні ПШГ є ГЗКС

Біографії авторів

Вадим Леонідович Коваленко, Український державний університет науки і технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Анастасія Юріївна Борисенко, Дніпровський державний медичний університет

Доктор філософії (PhD), молодший науковий співробітник

Кафедра біохімії та медичної хімії

Дмитро Андрійович Андрєєв, Український державний університет науки і технологій

Аспірант

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Антон Юрійович Допіра, Український державний університет науки і технологій

Аспірант

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Олексій Олексійович Демченко, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»

Аспірант

Кафедра гірничої інженерії та освіти

Валерій Анатолійович Коток, Український державний університет науки і технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Володимир Юрійович Медяник, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра гірничої інженерії та освіти

Дмитро Андрійович Сухомлин, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»

Кандидат хімічних наук, доцент

Кафедра хімії та хімічної інженерії

Герман Вікторович Шуклін, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інженерії програмного забезпечення в енергетиці

Володимир Валентинович Вербицький, Український державний університет імені Михайла Драгоманова; Національний еколого-натуралістичний центр

Доктор педагогічних наук, професор

Директор

Кафедра медичних, біологічних та валеологічних основ захисту життя та здоров’я

Посилання

  1. Nalawade, P., Aware, B., Kadam, V., Hirlekar, R. (2009). Layered double hydroxides: A review. Journal of Scientific and Industrial Research, 68, 267–272. Available at: https://www.hazemsakeek.net/wp-content/uploads/2021/06/LDH.pdf
  2. Kovalenko, V., Kotok, V., Murashevych, B. (2023). Layered Double Hydroxides as the Unique Product of Target Ionic Construction for Energy, Chemical, Foods, Cosmetics, Medicine and Ecology Applications. The Chemical Record, 24 (2). https://doi.org/10.1002/tcr.202300260
  3. Kovalenko, V., Borysenko, A., Kotok, V., Nafeev, R., Verbitskiy, V., Melnyk, O. (2022). Determination of the dependence of the structure of Zn-Al layered double hydroxides, as a matrix for functional anions intercalation, on synthesis conditions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (12 (115)), 12–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252738
  4. Sasai, R., Sato, H., Sugata, M., Fujimura, T., Ishihara, S., Deguchi, K. et al. (2019). Why Do Carbonate Anions Have Extremely High Stability in the Interlayer Space of Layered Double Hydroxides? Case Study of Layered Double Hydroxide Consisting of Mg and Al (Mg/Al = 2). Inorganic Chemistry, 58 (16), 10928–10935. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.9b01365
  5. Wijitwongwan, R. (Ploy), Intasa-ard, S. (Grace), Ogawa, M. (2019). Preparation of Layered Double Hydroxides toward Precisely Designed Hierarchical Organization. ChemEngineering, 3 (3), 68. https://doi.org/10.3390/chemengineering3030068
  6. Khan, A. I., Ragavan, A., Fong, B., Markland, C., O’Brien, M., Dunbar, T. G. et al. (2009). Recent Developments in the Use of Layered Double Hydroxides as Host Materials for the Storage and Triggered Release of Functional Anions. Industrial & Engineering Chemistry Research, 48 (23), 10196–10205. https://doi.org/10.1021/ie9012612
  7. Izaddin Sheikh Mohd Ghazali, S. A., Dzulkifli, N. N., Abdullah, A., Fatimah, I., Biswas, H. S., Kovalenko, V., Poddar, S. (2025). Synthesis of novel ternary herbicide-layered double hydroxide hybrids via the ion exchange method. Pure and Applied Chemistry, 97 (5), 451–459. https://doi.org/10.1515/pac-2024-0336
  8. Mohd Shah, A. H., Izaddin Sheikh Ghazali, S. A., Md Norizan, N. E., Roslan, N. J., Dzulkifli, N. N., Zaki, H. M. et al. (2025). Design and evaluation of zinc-aluminium layered double hydroxide-palmitic acid nanocomposites: synthesis, characterization and antimicrobial properties. Malaysian Journal of Analytical Sciences, 29 (3), 1304. Available at: https://mjas.analis.com.my/mjas/v29_n3/pdf/Mohd%20Shah_29_3_1304.pdf
  9. Burmistr, M. V., Boiko, V. S., Lipko, E. O., Gerasimenko, K. O., Gomza, Yu. P., Vesnin, R. L. et al. (2014). Antifriction and Construction Materials Based on Modified Phenol-Formaldehyde Resins Reinforced with Mineral and Synthetic Fibrous Fillers. Mechanics of Composite Materials, 50 (2), 213–222. https://doi.org/10.1007/s11029-014-9408-0
  10. Mohd Shah, A. H., Ahmad, A., Dzulkifli, N. N., Mohd Zaki, H., Fatimah, I., Kovalenko, V., Sheikh Mohd Ghazali, S. A. I. (2026). pH-responsive LDH-palmitic acid nanohybrids for controlled drug delivery. Pure and Applied Chemistry. https://doi.org/10.1515/pac-2025-0602
  11. Kesavan Pillai, S., Kleyi, P., de Beer, M., Mudaly, P. (2020). Layered double hydroxides: An advanced encapsulation and delivery system for cosmetic ingredients-an overview. Applied Clay Science, 199, 105868. https://doi.org/10.1016/j.clay.2020.105868
  12. Kameliya, J., Verma, A., Dutta, P., Arora, C., Vyas, S., Varma, R. S. (2023). Layered Double Hydroxide Materials: A Review on Their Preparation, Characterization, and Applications. Inorganics, 11 (3), 121. https://doi.org/10.3390/inorganics11030121
  13. Zhang, G., Zhang, X., Meng, Y., Pan, G., Ni, Z., Xia, S. (2020). Layered double hydroxides-based photocatalysts and visible-light driven photodegradation of organic pollutants: A review. Chemical Engineering Journal, 392, 123684. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123684
  14. Yousaf, M. H., Shahid, M., Ahmad, N., Ali, M., Yousaf, G. (2023). Catalytic Hydrogenation of Organic Polymers by Mixed Transition Metal Oxides. International Journal of Innovative Science and Research Technology, 8 (5), 3234–3241. https://doi.org/10.5281/zenodo.8049671
  15. Kotok, V., Kovalenko, V., Malyshev, V. (2017). Comparison of oxygen evolution parameters on different types of nickel hydroxide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (89)), 12–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109770
  16. Kovalenko, V., Kotok, V., Kovalenko, I. (2018). Activation of the nickel foam as a current collector for application in supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (93)), 56–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133472
  17. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Solovov, V. A., Kovalenko, P. V., Ananchenko, B. A. (2018). Effect of deposition time on properties of electrochromic nickel hydroxide films prepared by cathodic template synthesis. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13 (9), 3076–3086. Available at: https://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2018/jeas_0518_7034.pdf
  18. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L. (2019). Non-Metallic Films Electroplating on the Low-Conductivity Substrates: The Conscious Selection of Conditions Using Ni(OH)2Deposition as an Example. Journal of The Electrochemical Society, 166 (10), D395–D408. https://doi.org/10.1149/2.0561910jes
  19. Solovov, V. A., Nikolenko, N. V., Kovalenko, V. L., Kotok, V. A., Burkov, A. А., Kondrat’ev, D. A. et al. (2018). Synthesis of Ni(II)-Ti(IV) Layered Double Hydroxides Using Coprecipitation At High Supersaturation Method. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13 (24), 9652–9656. Available at: https://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2018/jeas_1218_7500.pdf
  20. Alibakhshi, E., Ghasemi, E., Mahdavian, M., Ramezanzadeh, B. (2017). A comparative study on corrosion inhibitive effect of nitrate and phosphate intercalated Zn-Al- layered double hydroxides (LDHs) nanocontainers incorporated into a hybrid silane layer and their effect on cathodic delamination of epoxy topcoat. Corrosion Science, 115, 159–174. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2016.12.001
  21. Roslan, N. J., Mohd Shah, A. H., Dzulkifli, N. N., Saharuddin, T. S. T., Rusmin, R., Jasni, A. H. et al. (2025). Interlayer Expansion and Morphological Transformation of Zinc-Aluminium Anionic Clay through Methyl Orange Intercalation. Malaysian Journal of Chemistry, 27 (3), 254–260. https://doi.org/10.55373/mjchem.v27i3.254
  22. Kovalenko, V., Kotok, V. (2020). Tartrazine-intercalated Zn–Al layered double hydroxide as a pigment for gel nail polish: synthesis and characterisation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (105)), 29–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.205607
  23. Vazquez, R. N. M., Nuñez, C. P., Kovalenko, V., Kotok, V., Moisés, F. P. P., Lamas, A. M. M., Arízaga, G. G. C. (2023). Electron Transfer within an Antioxidant Powder Composite with Layered Double Hydroxide Nanoparticles and Tomato Extract. Biointerface Research in Applied Chemistry, 13 (3), 257. https://doi.org/10.33263/briac133.257
  24. Andrade, K. N., Pérez, A. M. P., Arízaga, G. G. C. (2019). Passive and active targeting strategies in hybrid layered double hydroxides nanoparticles for tumor bioimaging and therapy. Applied Clay Science, 181, 105214. https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.105214
  25. Gao, S.-P., Lu, T.-H., Li, S.-P., Zhong, H. (2009). The mechanism on the pH value influencing the property of glutamic acid/layered double hydroxide compounds. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 351 (1-3), 26–29. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2009.09.021
  26. Bukhtiyarova, M. V. (2019). A review on effect of synthesis conditions on the formation of layered double hydroxides. Journal of Solid State Chemistry, 269, 494–506. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2018.10.018
  27. Seron, A., Delorme, F. (2008). Synthesis of layered double hydroxides (LDHs) with varying pH: A valuable contribution to the study of Mg/Al LDH formation mechanism. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 69 (5-6), 1088–1090. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.10.054
  28. Grégoire, B., Ruby, C., Carteret, C. (2013). Hydrolysis of mixed Ni2+–Fe3+ and Mg2+–Fe3+ solutions and mechanism of formation of layered double hydroxides. Dalton Transactions, 42 (44), 15687. https://doi.org/10.1039/c3dt51521d
  29. Xu, Z. P., Braterman, P. S. (2014). Layered Double Hydroxides: Self-Assembly and Multiple Phases. Dekker Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, Third Edition, 2056–2066. https://doi.org/10.1081/e-enn3-120013852
  30. Boclair, J. W., Braterman, P. S. (1999). Layered Double Hydroxide Stability. 1. Relative Stabilities of Layered Double Hydroxides and Their Simple Counterparts. Chemistry of Materials, 11 (2), 298–302. https://doi.org/10.1021/cm980523u
  31. Kovalenko, V., Kotok, V. (2019). “Smart” anti­corrosion pigment based on layered double hydroxide: construction and characterization. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (12 (100)), 23–30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176690
  32. Kovalenko, V., Andreiev, D., Kotok, V., Baskevich, A., Medianyk, V., Sukhomlyn, D., Verbitskiy, V. (2026). Determination of the possibility of obtaining ballastless Ni(II)-Ni(III) layered double hydroxides as promising active substances for supercapacitors and electrocatalysis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (139)), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352268
  33. Kovalenko, V., Kotok, V., Girenko, D., Nikolenko, M., Andreiev, D., Verbitskiy, V. et al. (2023). Investigation of the mechanism of nickel hydroxide formation from nickel nitrate. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (121)), 58–65. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272673
  34. Johari, N. A., Mahathir, N. F. A., Shah, N. A., Dzulkifli, N. N., Fatimah, I., Adam, N. et al. (2023). Zinc Layered Hydroxide 2-methyl-4-chlorophenoxyacetate: Synthesis via ZnO, Characterization and Effect on Seed Germination. Trends in Sciences, 20 (12), 6943. https://doi.org/10.48048/tis.2023.6943
Визначення механізму формування цинкових та нікелевих подвійно-шаруватих гідроксидів

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-30

Як цитувати

Коваленко, В. Л., Борисенко, А. Ю., Андрєєв, Д. А., Допіра, А. Ю., Демченко, О. О., Коток, В. А., Медяник, В. Ю., Сухомлин, Д. А., Шуклін, Г. В., & Вербицький, В. В. (2026). Визначення механізму формування цинкових та нікелевих подвійно-шаруватих гідроксидів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(6 (140), 62–71. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.358469

Номер

Том 2 № 6 (140) (2026): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Vadym Kovalenko, Anastasiia Borysenko, Dmytro Andreiev, Anton Dopira, Oleksii Demchenko, Valerii Kotok, Volodymyr Medianyk, Dmytro Sukhomlyn, German Shuklin, Volodymyr Verbitskiy

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.