Визначення впливу методу отримання на фізико-хімічні характеристики порошків 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/10.15587/1729-4061.2019.156093

Ключові слова:

Ni(OH)2, гідроксид нікелю, спосіб отримання, циклічна вольтамперометрія, питома поверхня, коефіцієнт дифузії протона

Анотація

Для дослідження були обрані чотири типи гідроксиду. Два з них були отримані виробничим шляхом та застосовуються у електродах лужних акумуляторів. Два інші порошки гідроксидів нікелю були синтезовані за експериментальними методами описаними в сучасних наукових джерелах. Перший гідроксид був синтезований гідролітичним методом із розчину, що містив сіль нікелю та карбамід. Інший синтезований із розчину солі, що містив суміш катіонів нікелю й алюмінію у співвідношенні 4:1 та був осаджений при додаванні концентрованого розчину лугу. У результаті всі обрані порошки гідроксидів нікелю сильно відрізнялись за фізико-хімічними параметрами: структурою, фазовим складом, морфологією. Таким чином, було показано, що спосіб синтезу гідроксиду нікелю, й в свою чергу відмінності у структурі та морфології значно впливають на електрохімічні та інші фізико-хімічні властивості порошків.

У результаті визначення величини питомої поверхні гідроксидів методом адсорбції барвника були отримані значення в інтервалі від 2,52 м2/г до 15,44 м2/г. Визначені величини питомих поверхонь були використані для розрахунку коефіцієнтів дифузії. У свою чергу, коефіцієнти дифузії були отримані для катодного й анодного процесів, а також розраховане їх середнє значення. Отримані значення коефіцієнтів дифузії протона у твердій фазі коливалися від 9,86∙10-15 до 9,87∙10-17 см2/с.

Порівняння та аналіз електрохімічних характеристик, значень питомої поверхні порошків та коефіцієнтів дифузії дало змогу рекомендувати застосування гідроксидів.

На додачу були запропоновані можливі механізми, що пояснюють отримані значення визначених величин, а також показано взаємозв’язок поміж структурою, способом отримання порошків та їх фізико-хімічними параметрами

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

Старший науковий співробітник

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

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 та косметичних засобів

Старший науковий співробітник

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Посилання

  1. 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. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109770
  2. 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
  3. 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
  4. Kovalenko, V., Kotok, V. (2018). Influence of ultrasound and template on the properties of nickel hydroxide as an active substance of supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (93)), 32–39. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133548
  5. Xu, Q., Jiang, H., Zhang, H., Hu, Y., Li, C. (2019). Heterogeneous interface engineered atomic configuration on ultrathin Ni(OH)2/Ni3S2 nanoforests for efficient water splitting. Applied Catalysis B: Environmental, 242, 60–66. doi: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.09.064
  6. Xing, Z., Gan, L., Wang, J., Yang, X. (2017). Experimental and theoretical insights into sustained water splitting with an electrodeposited nanoporous nickel hydroxide@nickel film as an electrocatalyst. Journal of Materials Chemistry A, 5 (17), 7744–7748. doi: https://doi.org/10.1039/c7ta01907f
  7. 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
  8. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). A study of multilayered electrochromic platings based on nickel and cobalt hydroxides. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(12 (91)), 29–35. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.121679
  9. Hall, D. S., Lockwood, D. J., Bock, C., MacDougall, B. R. (2014). Nickel hydroxides and related materials: a review of their structures, synthesis and properties. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 471 (2174), 20140792–20140792. doi: https://doi.org/10.1098/rspa.2014.0792
  10. Peng, M., Shen, X., Wang, L., Wei, Y. (2005). Structural characteristics of spherical Ni(OH)2 and its charge/discharge process mechanism. Journal of Central South University of Technology, 12 (1), 5–8. doi: https://doi.org/10.1007/s11771-005-0191-x
  11. Wang, Y.-M., Zhao, D.-D., Zhao, Y.-Q., Xu, C.-L., Li, H.-L. (2012). Effect of electrodeposition temperature on the electrochemical performance of a Ni(OH)2electrode. RSC Adv., 2 (3), 1074–1082. doi: https://doi.org/10.1039/c1ra00613d
  12. Song, Q. S., Chiu, C. H., Chan, S. L. I. (2005). Effects of ball milling on the physical and electrochemical characteristics of nickel hydroxide powder. Journal of Applied Electrochemistry, 36 (1), 97–103. doi: https://doi.org/10.1007/s10800-005-9045-3
  13. Rus, E. M., Constantin, D. M., Oniciu, L., Ghergari, L. (1999). Structural and Electrochemical Characteristics of Sintered Nickel Electrodes. Croatica Chemica Acta, 72 (1), 24–51.
  14. Ten'kovcev, V. V., Centner, B. I. (1985). Osnovy teorii i eksplutacii germetichnih nikel'-kadmievyh akkumulyatorov. Leningrad: Energoatomizdat, Leningr. otd-nie, 96.
  15. Motupally, S. (1995). Proton Diffusion in Nickel Hydroxide Films. Journal of The Electrochemical Society, 142 (5), 1401. doi: https://doi.org/10.1149/1.2048589
  16. MacArthur, D. M. (1970). The Proton Diffusion Coefficient for the Nickel Hydroxide Electrode. Journal of The Electrochemical Society, 117 (6), 729. doi: https://doi.org/10.1149/1.2407618
  17. Briggs, G. W. D., Snodin, P. R. (1982). Ageing and the diffusion process at the nickel hydroxide electrode. Electrochimica Acta, 27 (5), 565–572. doi: https://doi.org/10.1016/0013-4686(82)85041-x
  18. Zhang, C. (1987). The Anodic Oxidation of Nickel in Alkaline Media Studied by Spectroelectrochemical Techniques. Journal of The Electrochemical Society, 134 (12), 2966. doi: https://doi.org/10.1149/1.2100324
  19. Kovalenko, 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
  20. Jiang, X., Cheng, W., Hu, H., Hu, Y., Cao, Y., Yan, S. et. al. (2018). Facile preparation of a novel composite Co-Ni(OH)2/ carbon sphere for high-performance supercapacitors. Materials Technology, 34 (4), 204–212. doi: https://doi.org/10.1080/10667857.2018.1548115
  21. Xing, W., Li, F., Yan, Z., Lu, G. Q. (2004). Synthesis and electrochemical properties of mesoporous nickel oxide. Journal of Power Sources, 134 (2), 324–330. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2004.03.038
  22. Yang, J.-H., Wang, C., Yang, D., Li, X., Shang, P., Li, Y., Ma, D. (2014). Boron-doped α-Ni(OH)2 nanoflowers with high specific surface area as electrochemical capacitor materials. Materials Letters, 128, 380–383. doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.04.170
  23. Jayalakshmi, M., Rao, M. M., Kim, K.-B. (2006). Effect of Particle Size on the Electrochemical Capacitance of α-Ni(OH)2 in Alkali Solutions. International Journal of Electrochemical Science, 1 (6), 324–333.
  24. Liu, B., Wang, X. Y., Yuan, H. T., Zhang, Y. S., Song, D. Y., Zhou, Z. X. (1999). Physical and electrochemical characteristics of aluminium-substituted nickel hydroxide. Journal of Applied Electrochemistry, 29 (7), 853–858. doi: https://doi.org/10.1023/a:1003537900947
  25. Nickel hydroxide powder. Available at: https://www.bochemie.cz/en/materials-industrial-batteries/nickel-hydroxide/nickel-hydroxide-powder
  26. Zavod avtonomnyh istochnikov toka. Available at: http://www.zait.ru/
  27. Tewari, B. B., Thornton, C. O. (2010). Use of basic Methylene Blue Dye for specific surface area measurement of metal hexacyanoferrate(II) complexes. Revista de la Sociedad Química del Perú, 76 (4), 330–335.
  28. Gorohovskaya, V. I., Gorohovskiy, V. V. (1983). Praktikum po elektrohimicheskim metodam analiza. Moscow: Vysshaya shkola, 191.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-02-13

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2019). Визначення впливу методу отримання на фізико-хімічні характеристики порошків Ni (OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(12 (97), 21–27. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156093

Номер

Том 1 № 12 (97) (2019): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 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.