Дослідження електрохромних плівок Ni(OH)2 отриманих у присутності малих кількостей алюмінію

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/10.15587/1729-4061.2019.168863

Ключові слова:

Ni(OH)2, гідроксид нікелю, електрохромізм, електроосадження, циклічна вольтамперометрія, алюміній, добуток розчинності

Анотація

Дослідження відноситься до синтезу електрохромних плівок на основі гідроксиду нікелю з алюмінієм в якості допанта. Осадження велося катодним темплатним методом у присутності полівінілового спирту з розчинів, що містять 0,01 M Ni(NO3)2 і Al(NO3)3. Нітрат алюмінію вводився у різній кількості: 0,138, 0,257 і 0,550 мМ. При цьому необхідна концентрація алюмінію була розрахована з теоретичних обґрунтованих міркувань і з використанням рівняння, що виражає закон Фарадея. При цьому всі отримані плівки проявляли електрохімічну активність, а плівка, осаджена з розчину, який містив 0,01 M Ni (NO3)2 і 0,138 мМ Al(NO3)3 продемонструвала найкращі результати. При цьому, ця плівка працювала обернено і мала більш високе значення глибини затемнення в процесі циклування – 81 %. У свою чергу, плівка отримана при тих же умовах, але без допанта давала значення глибини затемнення – 75,8 %.

Всі плівки, отримані в присутності алюмінію в розчині електроосадження, при затемненні і особливо при освітленні мали меншу швидкість процесу в порівнянні з еталонним зразком, отриманим без допанта.

Дослідження морфології отриманих плівок показало, що остання мало відрізняється. При цьому плівка, отримана в присутності 0,138 мМ Al (NO3)3 мала сферичні освіти на поверхні. Також було показано, що морфологія основи, в якості якої виступало скло з нанесеним покриттям SnO2:F, значно відрізнялися від морфології плівок отриманих без і з допантом.

Крім того, було показано, що плівка, отримана з розчину з 0,01 M Ni(NO3)2 і 0138 мМ Al(NO3)3, мала в своєму складі алюміній. Масове відношення алюмінію до нікелю в межах поверхні плівки коливалося від 1:10,23 до 1:6,44

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 і косметичних засобів

Старший науковий співробітник

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Посилання

  1. Deb, S. K. (1969). A Novel Electrophotographic System. Applied Optics, 8 (S1), 192–195. doi: https://doi.org/10.1364/ao.8.000192
  2. Hurditch, R. (1975). Electrochromism in hydrated tungsten-oxide films. Electronics Letters, 11 (7), 142. doi: https://doi.org/10.1049/el:19750109
  3. Rosseinsky, D. R., Mortimer, R. J. (2001). Electrochromic Systems and the Prospects for Devices. Advanced Materials, 13 (11), 783–793. doi: https://doi.org/10.1002/1521-4095(200106)13:11<783::aid-adma783>3.0.co;2-d
  4. Livage, J., Ganguli, D. (2001). Sol–gel electrochromic coatings and devices: A review. Solar Energy Materials and Solar Cells, 68 (3-4), 365–381. doi: https://doi.org/10.1016/s0927-0248(00)00369-x
  5. 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
  6. Kondalkar, V. V., Mali, S. S., Kharade, R. R., Khot, K. V., Patil, P. B., Mane, R. M. et. al. (2015). High performing smart electrochromic device based on honeycomb nanostructured h-WO3 thin films: hydrothermal assisted synthesis. Dalton Transactions, 44 (6), 2788–2800. doi: https://doi.org/10.1039/c4dt02953d
  7. Monk, P. (1995). The effect of doping electrochromic molybdenum oxide with other metal oxides: Correlation of optical and kinetic properties. Solid State Ionics, 80 (1-2), 75–85. doi: https://doi.org/10.1016/0167-2738(95)00130-x
  8. Özer, N., Sabuncu, S., Cronin, J. (1999). Electrochromic properties of sol-gel deposited Ti-doped vanadium oxide film. Thin Solid Films, 338 (1-2), 201–206. doi: https://doi.org/10.1016/s0040-6090(98)00974-2
  9. Smart windows: electrochromic windows for building optimisation. Available at: https://www.sageglass.com/sites/default/files/masdar_technology_journal_issue_5_september_2018_smart_windows.pdf
  10. Azens, A., Granqvist, C. (2003). Electrochromic smart windows: energy efficiency and device aspects. Journal of Solid State Electrochemistry, 7 (2), 64–68. doi: https://doi.org/10.1007/s10008-002-0313-4
  11. Shen, P. K. (1991). The Performance of Electrochromic Tungsten Trioxide Films Doped with Cobalt or Nickel. Journal of The Electrochemical Society, 138 (9), 2778–2783. doi: https://doi.org/10.1149/1.2086054
  12. Zhang, J., Cai, G., Zhou, D., Tang, H., Wang, X., Gu, C., Tu, J. (2014). Co-doped NiO nanoflake array films with enhanced electrochromic properties. Journal of Materials Chemistry C, 2 (34), 7013–7021. doi: https://doi.org/10.1039/c4tc01033g
  13. Patil, P. S., Mujawar, S. H., Inamdar, A. I., Sadale, S. B. (2005). Electrochromic properties of spray deposited TiO 2 -doped WO 3 thin films. Applied Surface Science, 250 (1-4), 117–123. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.12.042
  14. Schmitt, M., Aegerter, M. A. (2001). Electrochromic properties of pure and doped Nb2O5 coatings and devices. Electrochimica Acta, 46 (13-14), 2105–2111. doi: https://doi.org/10.1016/s0013-4686(01)00380-2
  15. Lou, X., Zhao, X., Feng, J., Zhou, X. (2009). Electrochromic properties of Al doped B-subsituted NiO films prepared by sol–gel. Progress in Organic Coatings, 64 (2-3), 300–303. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2008.09.006
  16. Lin, F., Nordlund, D., Weng, T.-C., Moore, R. G., Gillaspie, D. T., Dillon, A. C. et. al. (2013). Hole Doping in Al-Containing Nickel Oxide Materials To Improve Electrochromic Performance. ACS Applied Materials & Interfaces, 5 (2), 301–309. doi: https://doi.org/10.1021/am302097b
  17. Kotok, V., Kovalenko, V. (2017). Electrochromism of Ni(OH)2 films obtained by cathode template method with addition of Al, Zn, Co ions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (87)), 38–43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.103010
  18. Garcia, G., Buonsanti, R., Llordes, A., Runnerstrom, E. L., Bergerud, A., Milliron, D. J. (2013). Near-Infrared Spectrally Selective Plasmonic Electrochromic Thin Films. Advanced Optical Materials, 1 (3), 215–220. doi: https://doi.org/10.1002/adom.201200051
  19. Bi, Z., Zhang, S., Xu, X., Hu, X., Li, X., Gao, X. (2015). A novel nanocomposite of WO3 modified Al-doped ZnO nanowires with enhanced electrochromic performance. Materials Letters, 160, 186–189. doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2015.07.107
  20. Wu, Z.-S., Ren, W., Xu, L., Li, F., Cheng, H.-M. (2011). Doped Graphene Sheets As Anode Materials with Superhigh Rate and Large Capacity for Lithium Ion Batteries. ACS Nano, 5 (7), 5463–5471. doi: https://doi.org/10.1021/nn2006249
  21. Cao, D., Lan, J., Wang, W., Smit, B. (2009). Lithium-Doped 3D Covalent Organic Frameworks: High-Capacity Hydrogen Storage Materials. Angewandte Chemie International Edition, 48 (26), 4730–4733. doi: https://doi.org/10.1002/anie.200900960
  22. 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
  23. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Zima, A. S., Kirillova, E. A., Burkov, A. A., Kobylinska, N. G. et. al. (2019). Optimization of electrolyte composition for the cathodic template deposition of Ni(OH)2-based electrochromic films on FTO glass. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 14 (2), 344–353. Available at: http://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2019/jeas_0119_7562.pdf
  24. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). A study of the effect of cycling modes on the electrochromic properties of Ni(OH)2 films. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (96)), 62–69. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150577
  25. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). A study of the effect of tungstate ions on the electrochromic properties of Ni(OH)2 films. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (95)), 18–24. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.145223
  26. 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. Available at: https://pdfs.semanticscholar.org/5628/61836625c1b46d9daeb7bbe73e7d85338519.pdf
  27. 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 (89)), 28–34. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.97371
  28. 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

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-05-29

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2019). Дослідження електрохромних плівок Ni(OH)2 отриманих у присутності малих кількостей алюмінію. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (99), 39–45. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.168863

Номер

Том 3 № 12 (99) (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.