Дослідження впливу Mn2+ іонів в електроліті осадження на електрохромні властивості отримуваних 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/10.15587/1729-4061.2020.194468

Ключові слова:

електрохромізм, гідроксид нікелю, подвійний шаруватий гідроксид, допант, марганець, полівініловий спирт, електроосадження, циклування

Анотація

У дослідженні описана спроба співосадження гідроксидів нікелю та марганцю для застосування в якості анодного матеріалу електрохромних пристроїв. Для цього використали катодний темплатний метод із полівиниловим спиртом. Осадження змішаного гідроксиду відбувалося в гальваностатичному режимі з розчину у якому містився нітрати нікелю і марганцю в мольному співвідношенні 8 до 1.

В результаті проведеної роботи були отримані дві плівки, осаджені з чистого розчину, що містив тільки нітрат нікелю і змішаного розчину. Аналіз отриманих плівок показав кардинальні відмінності в їх структурі, морфології, електрохімічних і електрохромних властивостях. Плівка отримана з чистого розчину складалася з однієї фази переважно α-подібних форм Ni(OH)2. На відміну від цього, плівка, отримана в присутності марганцю, показала наявність двох фаз. Порівняння морфології показало, що плівка без допанта має відносно пласку морфологію з невеликими виступами, що не перевищують 160 нм. Плівка, отримана в присутності марганцю, мала на своїй поверхні безліч звивистих виступів, висота яких доходила до 1200 нм.

Електрохімічні властивості плівки, отриманої в присутності Mn, були гірше, ніж у плівки, отриманої з чистого розчину. Це виражалося в менших висотах щільності струмів піків і менших питомих ємностях процесів окислення і відновлення. Електрохромні властивості у плівки, отриманої в присутності марганцю, також були дещо гірше.

Було припущено можливий механізм погіршення питомих властивостей плівки, в разі використання такого методу отримання. Він полягає в осадженні другої фази яка містить марганець. Ця фаза малоактивна і зменшує кількість електрохімічно активного Ni(OH)2 в плівці.

Також авторами запропоновані можливі варіанти використання отриманої структури

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. Alnaser, W. E., Alnaser, N. W. (2011). The status of renewable energy in the GCC countries. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15 (6), 3074–3098. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.03.021
  2. Stambouli, A. B., Khiat, Z., Flazi, S., Kitamura, Y. (2012). A review on the renewable energy development in Algeria: Current perspective, energy scenario and sustainability issues. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16 (7), 4445–4460. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.04.031
  3. Depuru, S. S. S. R., Wang, L., Devabhaktuni, V. (2011). Smart meters for power grid: Challenges, issues, advantages and status. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15 (6), 2736–2742. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.02.039
  4. Son, L. H., Jha, S., Kumar, R., Chatterjee, J. M., Khari, M. (2018). Collaborative handshaking approaches between internet of computing and internet of things towards a smart world: a review from 2009–2017. Telecommunication Systems, 70 (4), 617–634. doi: https://doi.org/10.1007/s11235-018-0481-x
  5. Hou, X., Wang, Z., Zheng, Z., Guo, J., Sun, Z., Yan, F. (2019). Poly(ionic liquid) Electrolytes for a Switchable Silver Mirror. ACS Applied Materials & Interfaces, 11 (22), 20417–20424. doi: https://doi.org/10.1021/acsami.9b05001
  6. Ah, C. S., Song, J., Cho, S. M., Kim, T.-Y., Ryu, H., Cheon, S. et. al. (2018). Fabrication of Highly Transparent Electrochromic Mirror Device with Nanoporous Counter Electrode. Bulletin of the Korean Chemical Society, 39 (10), 1186–1192. doi: https://doi.org/10.1002/bkcs.11574
  7. Al Dakheel, J., Tabet Aoul, K. (2017). Building Applications, Opportunities and Challenges of Active Shading Systems: A State-of-the-Art Review. Energies, 10 (10), 1672. doi: https://doi.org/10.3390/en10101672
  8. How Much Do Smart Windows Cost? Available at: https://modernize.com/home-ideas/32437/smart-windows-cost
  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. Kotok, V., Kovalenko, V. (2019). Material selection for the mesh electrode of electrochromic device based on Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (100)), 54–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176439
  11. Mao, J., Duan, X., Yao, A. (2019). Influence of Sodium Dodecyl Sulfate on the Microstructure and Electrochromic Performance of an Electrodeposited Nickel Oxide Film. Australian Journal of Chemistry, 72 (12), 957. doi: https://doi.org/10.1071/ch19290
  12. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L. (2019). Non-Metallic Films Electroplating on the Low-Conductivity Substrates: The Conscious Selection of Conditions Using Ni(OH)2 Deposition as an Example. Journal of The Electrochemical Society, 166 (10), D395–D408. doi: https://doi.org/10.1149/2.0561910jes
  13. Kotok, V., Kovalenko, V. (2019). A study of electrochromiс Ni(OH)2 films obtained in the presence of small amounts of aluminum. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (99)), 39–45. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.168863
  14. Bouessay, I., Rougier, A., Beaudoin, B., Leriche, J. B. (2002). Pulsed Laser-Deposited nickel oxide thin films as electrochromic anodic materials. Applied Surface Science, 186 (1-4), 490–495. doi: https://doi.org/10.1016/s0169-4332(01)00755-3
  15. Kotok, V., Kovalenko, V. (2019). A study of an electrochromic device based on Ni(OH)2/PVA film with the mesh-like silver counter electrode. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (101)), 49–55. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.181396
  16. Srinivasan, V., Weidner, J. W., White, R. E. (2000). Mathematical models of the nickel hydroxide active material. Journal of Solid State Electrochemistry, 4 (7), 367–382. doi: https://doi.org/10.1007/s100080000107
  17. 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.
  18. Mrigal, A., Temsamani, R., Addou, M., Hssein, M., El Jouad, M. (2019). Electrochromic properties of Mo-doped V2O5 thin films deposited by spray pyrolysis process. The European Physical Journal Applied Physics, 86 (2), 20301. doi: https://doi.org/10.1051/epjap/2019190049
  19. Xie, S., Bi, Z., Chen, Y., He, X., Guo, X., Gao, X., Li, X. (2018). Electrodeposited Mo-doped WO3 film with large optical modulation and high areal capacitance toward electrochromic energy-storage applications. Applied Surface Science, 459, 774–781. doi: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.08.045
  20. 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
  21. Wang, J., Wang, L., Chen, X., Lu, Y., Yang, W. (2015). Chemical power source based on layered double hydroxides. Journal of Solid State Electrochemistry, 19 (7), 1933–1948. doi: https://doi.org/10.1007/s10008-014-2723-5
  22. Jamil, S., Alvi, A. R., Khan, S. R., Janjua, M. R. S. A. (2019). Layered Double Hydroxides (LDHs): Synthesis & Applications. Progress in Chemistry, 31 (2-3), 394–412. doi: http://doi.org/10.7536/PC180505
  23. 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
  24. Jaya, T. P., Jayaram, P., Ramachandran, T., Hajira, P., Anumol, C. N., Pradyumnan, P. P. (2012). Synthesis of solid solutions of Mn and Bi substituted V2O5 and substitutional effect in structural and optoelectronic behavior. Physica B: Condensed Matter, 407 (8), 1214–1218. doi: https://doi.org/10.1016/j.physb.2012.01.098
  25. Venkatesh, R., Dhas, C. R., Sivakumar, R., Dhandayuthapani, T., Sudhagar, P., Sanjeeviraja, C., Raj, A. M. E. (2018). Analysis of optical dispersion parameters and electrochromic properties of manganese-doped Co3O4 dendrite structured thin films. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 122, 118–129. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2018.06.015
  26. Ma, Y.-P., Yu, P. C., Lampert, C. M. (1991). Development of laminated nickel/manganese oxide and nickel/niobium oxide electrochromic devices. Optical Materials Technology for Energy Efficiency and Solar Energy Conversion X. doi: https://doi.org/10.1117/12.49216
  27. Chen, N., Su, G., Liu, W., Cao, L.-X., Ma, D.-W., Qi, X.-Y. (2014). Electrodeposition and properties of Mn-doped NiO thin films. Journal of Materials Engineering, 11, 67–72. doi: http://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2014.11.012
  28. 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
  29. 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
  30. 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: http://doi.org/10.1023/A:1003537900947
  31. Altomare, A., Corriero, N., Cuocci, C., Falcicchio, A., Moliterni, A., Rizzi, R. (2015). QUALX2.0: a qualitative phase analysis software using the freely available database POW_COD. Journal of Applied Crystallography, 48 (2), 598–603. doi: https://doi.org/10.1107/s1600576715002319

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-02-29

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2020). Дослідження впливу Mn2+ іонів в електроліті осадження на електрохромні властивості отримуваних плівок Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6 (103), 12–17. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.194468

Номер

Том 1 № 6 (103) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 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.