Дослідження впливу вольфрамат-іонів на електрохромні властивості плівок Ni(OH)2

Автор(и)

  • Valerii Kotok Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0001-8879-7189
  • Vadym Kovalenko Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0002-8012-6732

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.145223

Ключові слова:

електрохромізм, електроосадження, інтеркаляція, Ni(OH)2, гідроксид нікелю, вольфрамат, , полівініловий спирт

Анотація

Катодним темплатним методом були отримані тонкі плівки гідроксиду нікелю, які надалі випробовувались у різних розчинах. Розчини містили 0,1 М KOH та 0,1 М KOH з додаванням різної кількості K2WO4: 0,1, 0,3 та 1 мМ. Випробування плівок показало, що наявність іонів вольфрамату може істотно впливати на електрохімічні та електрохромні характеристики плівок Ni(OH)2. Вихідний зразок, який випробували у розчині 0,1 М KOH, показав відмінності у порівнянні з електрохімічними характеристиками зразків, що випробували у розчинах з 0,1 М KOH  та K2WO4. Відмінність полягала в значній різниці поміж величинами густин струмів катодного й анодного піків та наявність струмового плато на циклічній вольтамперограмі. При цьому вихідний зразок продемонстрував найвищу серед усіх абсолютну глибину затемнення 74 %. З іншої сторони вихідний зразок мав зростання величини абсолютної глибини затемнення, а потім поступове її зменшення.

У свою чергу зразки, що випробували у розчинах з вольфраматом, мали кращі електрохімічні характеристики – чіткі катодні та анодні піки, що мали більш близькі значення густин струмів. Динаміка зміни абсолютної глибини затемнення для всіх зразків у серії з додаванням вольфраматів мала постійне її збільшення. При цьому зразок випробуваний у розчині з 1 мМ вольфрамату мав найменше значення абсолютної глибини затемнення – 60 %. Для концентрацій вольфрамату 0,1 та 0,3 мМ абсолютна глибина затемнення складала в свою чергу 72 та 71 % для останнього циклу.

Зразки, що випробовувались у розчинах з вольфраматом, мали значно менший час освітлення – 40–50 с, у порівнянні з 360 с у зразка, який випробували у чистому розчині 0,1 М KOH.

Також був запропонований можливий механізм, що пояснює відмінності у поведінці різних зразків

Біографії авторів

Valerii Kotok, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Кафедра технології неорганічних речовин та технологій електрохімічних виробництв

Vadym Kovalenko, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Кафедра технології неорганічних речовин та технологій електрохімічних виробництв

Посилання

  1. Smart Windows: Energy Efficiency with a View. Available at: https://www.nrel.gov/news/features/2010/1555.html
  2. Risteska Stojkoska, B. L., Trivodaliev, K. V. (2017). A review of Internet of Things for smart home: Challenges and solutions. Journal of Cleaner Production, 140, 1454–1464. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.10.006
  3. Silverio-Fernández, M., Renukappa, S., Suresh, S. (2018). What is a smart device? – a conceptualisation within the paradigm of the internet of things. Visualization in Engineering, 6 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s40327-018-0063-8
  4. Sibilio, S., Rosato, A., Scorpio, M., Iuliano, G., Ciampi, G., Vanoli, G., de Rossi, F. (2016). A Review of Electrochromic Windows for Residential Applications. International Journal of Heat and Technology, 34, S481–S488. doi: https://doi.org/10.18280/ijht.34s241
  5. Alesanco, Y., Viñuales, A., Rodriguez, J., Tena-Zaera, R. (2018). All-in-One Gel-Based Electrochromic Devices: Strengths and Recent Developments. Materials, 11 (3), 414. doi: https://doi.org/10.3390/ma11030414
  6. He, Z., Yuan, X., Zhao, Y., Zou, C., Guo, S., He, B. et. al. (2016). A greener electrochromic liquid crystal based on ionic liquid electrolytes. Liquid Crystals, 43 (8), 1110–1119. doi: https://doi.org/10.1080/02678292.2016.1160296
  7. Cupelli, D., De Filpo, G., Chidichimo, G., Nicoletta, F. P. (2006). The electro-optical and electrochromic properties of electrolyte-liquid crystal dispersions. Journal of Applied Physics, 100 (2), 024515. doi: https://doi.org/10.1063/1.2219696
  8. Vergaz, R., Pena, J., Barrios, D., Pérez, I., Torres, J. (2007). Electrooptical behaviour and control of a suspended particle device. Opto-Electronics Review, 15 (3), 154–158. doi: https://doi.org/10.2478/s11772-007-0013-9
  9. Ghosh, A., Norton, B., Duffy, A. (2016). First outdoor characterisation of a PV powered suspended particle device switchable glazing. Solar Energy Materials and Solar Cells, 157, 1–9. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2016.05.013
  10. Browne, M. P. (2016). Electrochromic Nickel Oxide Films for Smart Window Applications. International Journal of Electrochemical Science, 6636–6647. doi: https://doi.org/10.20964/2016.08.38
  11. 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.
  12. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Kovalenko, P. V., Solovov, V. A., Deabate, S., Mehdi, A. et. al. (2017). Advanced electrochromic Ni(OH)2/PVA films formed by electrochemical template synthesis. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 12 (13), 3962–3977.
  13. Kotok, V. A., Malyshev, V. V., Solovov, V. A., Kovalenko, V. L. (2017). Soft Electrochemical Etching of FTO-Coated Glass for Use in Ni(OH)2-Based Electrochromic Devices. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 6 (12), P772–P777. doi: https://doi.org/10.1149/2.0071712jss
  14. Young, K.-H., Wang, L., Yan, S., Liao, X., Meng, T., Shen, H., Mays, W. (2017). Fabrications of High-Capacity Alpha-Ni(OH)2. Batteries, 3 (4), 6. doi: https://doi.org/10.3390/batteries3010006
  15. Kovalenko, V., Kotok, V. (2017). Definition of effectiveness of β-Ni(OH)2 application in the alkaline secondary cells and hybrid supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (89)), 17–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.110390
  16. Yuan, B., Zheng, X., Zhang, C., Lu, W., Li, B., Yang, Q.-H. (2014). Assembly of Ni(OH)2-graphene hybrids with a high electrochemical performance by a one-pot hydrothermal method. New Carbon Materials, 29 (6), 426–431. doi: https://doi.org/10.1016/s1872-5805(14)60147-5
  17. Kotok, V., Kovalenko, V. (2017). The properties investigation of the faradaic supercapacitor electrode formed on foamed nickel substrate with polyvinyl alcohol using. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (12 (88)), 31–37. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108839
  18. Xi, W., Yan, G., Tan, H., Xiao, L., Cheng, S., Khan, S. U. et. al. (2018). Superaerophobic P-doped Ni(OH)2/NiMoO4 hierarchical nanosheet arrays grown on Ni foam for electrocatalytic overall water splitting. Dalton Transactions, 47 (26), 8787–8793. doi: https://doi.org/10.1039/c8dt00765a
  19. Huang, W., Wang, H., Zhou, J., Wang, J., Duchesne, P. N., Muir, D. et. al. (2015). Highly active and durable methanol oxidation electrocatalyst based on the synergy of platinum–nickel hydroxide–graphene. Nature Communications, 6 (1). doi: https://doi.org/10.1038/ncomms10035
  20. Kotok, V., Kovalenko, V. (2017). The electrochemical cathodic template synthesis of nickel hydroxide thin films for electrochromic devices: role of temperature. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (11 (86)), 28–34. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.97371
  21. Jittiarporn, P., Badilescu, S., Al Sawafta, M. N., Sikong, L., Truong, V.-V. (2017). Electrochromic properties of sol–gel prepared hybrid transition metal oxides – A short review. Journal of Science: Advanced Materials and Devices, 2 (3), 286–300. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2017.08.005
  22. Neiva, E. G. C., Oliveira, M. M., Bergamini, M. F., Marcolino, L. H., Zarbin, A. J. G. (2016). One material, multiple functions: graphene/Ni(OH)2 thin films applied in batteries, electrochromism and sensors. Scientific Reports, 6 (1). doi: https://doi.org/10.1038/srep33806
  23. Lin, F., Montano, M., Tian, C., Ji, Y., Nordlund, D., Weng, T.-C. et. al. (2014). Electrochromic performance of nanocomposite nickel oxide counter electrodes containing lithium and zirconium. Solar Energy Materials and Solar Cells, 126, 206–212. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2013.11.023
  24. Cai, G., Eh, A. L.-S., Ji, L., Lee, P. S. (2017). Recent Advances in Electrochromic Smart Fenestration. Advanced Sustainable Systems, 1 (12), 1700074. doi: https://doi.org/10.1002/adsu.201700074
  25. Ma, D., Wang, J. (2016). Inorganic electrochromic materials based on tungsten oxide and nickel oxide nanostructures. Science China Chemistry, 60 (1), 54–62. doi: https://doi.org/10.1007/s11426-016-0307-x
  26. Martin, J., Jack, M., Hakimian, A., Vaillancourt, N., Villemure, G. (2016). Electrodeposition of Ni-Al layered double hydroxide thin films having an inversed opal structure: Application as electrochromic coatings. Journal of Electroanalytical Chemistry, 780, 217–224. doi: https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2016.09.022
  27. Shi, J., Lai, L., Zhang, P., Li, H., Qin, Y., Gao, Y. et. al. (2016). Aluminum doped nickel oxide thin film with improved electrochromic performance from layered double hydroxides precursor in situ pyrolytic route. Journal of Solid State Chemistry, 241, 1–8. doi: https://doi.org/10.1016/j.jssc.2016.05.032
  28. Mondal, D., Villemure, G. (2012). Improved reversibility of color changes in electrochromic Ni–Al layered double hydroxide films in presence of electroactive anions. Journal of Electroanalytical Chemistry, 687, 58–63. doi: https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2012.09.046
  29. Mondal, D., Villemure, G. (2009). Effect of the presence of on the electrochromic responses of films of a redox active Ni–Al-layered double hydroxide. Journal of Electroanalytical Chemistry, 628 (1-2), 67–72. doi: https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2009.01.007
  30. Mondal, D., Jack, M., Villemure, G. (2014). Improved contrast between the coloured and transparent states in electrochromic Ni–Al layered double hydroxide films in mixtures of electroactive ions. Journal of Electroanalytical Chemistry, 722-723, 7–14. doi: https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2014.02.025
  31. Kotok, V. A., Malahova, E. V., Kovalenko, V. L., Baramzin, M. N., Kovalenko, P. V.; Barsukov, V. Z., Borysenko, Yu. V., Buket, O. I., Khomenko, V. G. (Eds.) (2016). Smart windows: cation internal and anion external activation for electrochromic films of nickel hydroxide. Promising materials and processes in technical electrochemistry. Kyiv: KNUTD, 224–228.
  32. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). Investigation of the electrochromic properties of Ni(OH)2 films on glass with ITO­Ni bilayer coating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (5 (93)), 55–61. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133387
  33. Carpani, I. (2004). Study on the intercalation of hexacyanoferrate(II) in a Ni, Al based hydrotalcite. Solid State Ionics, 168 (1-2), 167–175. doi: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2004.01.032
  34. Jayashree, R. S., Vishnu Kamath, P. (1999). Factors governing the electrochemical synthesis of α-nickel (II) hydroxide. Journal of Applied Electrochemistry, 29 (4), 449–454. doi: https://doi.org/10.1023/a:1003493711239
  35. Kovalenko, V., Kotok, V. (2017). Obtaining of Ni–Al layered double hydroxide by slit diaphragm electrolyzer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (86)), 11–17. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.95699
  36. Kovalenko, V., Kotok, V. (2017). Study of the influence of the template concentration under homogeneous precepitation on the properties of Ni(OH)2 for supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (88)), 17–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.106813
  37. Kovalenko, V., Kotok, V., Yeroshkina, A., Zaychuk, A. (2017). Synthesis and characterisation of dye­intercalated nickel­aluminium layered­double hydroxide as a cosmetic pigment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (89)), 27–33. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109814
  38. Kotok, V., Kovalenko, V., Vlasov, S. (2018). Investigation of Ni­Al hydroxide with silver addition as an active substance of alkaline batteries. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (93)), 6–11. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133465
  39. Li, S., Zhu, K., Liu, J., Zhao, D., Cui, X. (2018). Porous LiMn2O4 Microspheres With Different Pore Size: Preparation and Application as Cathode Materials for Lithium Ion Batteries. Journal of Electrochemical Energy Conversion and Storage, 16 (1), 011006. doi: https://doi.org/10.1115/1.4040567
  40. Lu, Y., Pang, M., Shi, S., Ye, Q., Tian, Z., Wang, T. (2018). Enhanced Electrochemical Properties of Zr4+-doped Li1.20[Mn0.52Ni0.20Co0.08]O2 Cathode Material for Lithium-ion Battery at Elevated Temperature. Scientific Reports, 8 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-018-21345-6
  41. Lee, J. W., Ko, J. M., Kim, J.-D. (2011). Hierarchical Microspheres Based on α-Ni(OH)2 Nanosheets Intercalated with Different Anions: Synthesis, Anion Exchange, and Effect of Intercalated Anions on Electrochemical Capacitance. The Journal of Physical Chemistry C, 115 (39), 19445–19454. doi: https://doi.org/10.1021/jp206379h
  42. Crepaldi, E. L., Pavan, P. C., Valim, J. B. (1999). A new method of intercalation by anion exchange in layered double hydroxides. Chemical Communications, 2, 155–156. doi: https://doi.org/10.1039/a808567f
  43. Кovalenko, V., Kotok, V., Bolotin, O. (2016). Definition of factors influencing on Ni(OH)2 electrochemical characteristics for supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (83)), 17–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.79406
  44. Gunjakar, J. L., Inamdar, A. I., Hou, B., Cha, S., Pawar, S. M., Abu Talha, A. A. et. al. (2018). Direct growth of 2D nickel hydroxide nanosheets intercalated with polyoxovanadate anions as a binder-free supercapacitor electrode. Nanoscale, 10 (19), 8953–8961. doi: https://doi.org/10.1039/c7nr09626g

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-10-22

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2018). Дослідження впливу вольфрамат-іонів на електрохромні властивості плівок Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(12 (95), 18–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.145223

Номер

Том 5 № 12 (95) (2018): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Valerii Kotok, Vadym Kovalenko

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.