Вивчення впливу концентрації полівінілпіролідону в електроліті осадження на властивості електрохромних 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/10.15587/1729-4061.2020.210857

Ключові слова:

електрохромізм, електрохімічне осадження, гідроксид нікелю, полівінілпірралідон, адсорбція, поверхнево-активна речовина, нітрат нікелю, анодний електрохромний матеріал, гальваностатичний режим, змочуваність

Анотація

Електрохромні пристрої є робочими елементами розумних вікон і дозволяють економити електроенергію необхідну для охолодження приміщень. Електрохімічний метод нанесення може значно зменшити вартість нанесення електрохромних покриттів.

У даній статті розглядається електрохімічний метод нанесення покриття на основі гідроксиду нікелю з електроліту, який містить нітрат нікелю і полівінілпірралідон (ПВП). Отримання електрохромних плівок здійснювалося в гальваностатичному режимі з різними концентраціями ПВП.

В результаті проведених досліджень було показано, що наявність ПВП в електроліті осадження значно впливає на властивості одержуваних електрохромних плівок. При цьому властивості одержуваних плівок сильно залежали від використовуваної концентрації ПВП. Так, при малих концентраціях добавка ПВП викликала поліпшення електрохромних і електрохімічних характеристик і в тому числі стабільність у властивостях плівок. При високих концентраціях ПВП електрохімічні і електрохромні характеристики значно погіршувалися аж до практично повного їх зникнення. В роботі запропоновано можливий механізм, який пояснює поліпшення характеристик плівок, одержуваних з розчинів з малою концентрацій ПВП. Цей механізм полягає в поліпшенні змочуваності підкладки, збільшення площі контакту осаду з підкладкою і, як наслідок, поліпшення адгезії і зменшення контактного опору на границі електропровідний оксид – плівка Ni(OH)2.

Також в роботі встановлено інтервал оптимальних концентрацій ПВП, для електроліту, який містить 0,1 М Ni (NO3)2, який становив 0,5–2 %

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. Cannavale, A., Ayr, U., Fiorito, F., Martellotta, F. (2020). Smart Electrochromic Windows to Enhance Building Energy Efficiency and Visual Comfort. Energies, 13 (6), 1449. doi: https://doi.org/10.3390/en13061449
  2. Sbar, N. L., Podbelski, L., Yang, H. M., Pease, B. (2012). Electrochromic dynamic windows for office buildings. International Journal of Sustainable Built Environment, 1 (1), 125–139. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijsbe.2012.09.001
  3. 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), pp. 3962–3977.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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
  7. Halake, K., Birajdar, M., Kim, B. S., Bae, H., Lee, C., Kim, Y. J. et. al. (2014). Recent application developments of water-soluble synthetic polymers. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20 (6), 3913–3918. doi: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2014.01.006
  8. Umoren, S. A., Ebenso, E. E., Okafor, P. C., Ogbobe, O. (2006). Water‐soluble polymers as corrosion inhibitors. Pigment & Resin Technology, 35 (6), 346–352. doi: https://doi.org/10.1108/03699420610711353
  9. Zhang, L., Feng, G. (2020). A one-step-assembled three-dimensional network of silver/polyvinylpyrrolidone (PVP) nanowires and its application in energy storage. Nanoscale, 12 (19), 10573–10583. doi: https://doi.org/10.1039/d0nr00991a
  10. Saǧlam, G., Borazan, I., Hoşgün, H. L., Demir, A., Bedeloǧlu, A. C. (2017). Effect of molar ratio of PVP/AgNO3 and molecular weight of PVP on the synthesis of silver nanowires. Nonlinear Optics Quantum Optics. 2017. 48 (2), 123–132.
  11. Wang, T., Jiang, T., Meng, X. (2020). PVP-assisted synthesis of Sb2S3 nanowire for self-driven photodetector by using MXenes and Ag nanowires as electrodes. Applied Nanoscience, 10 (6), 1845–1851. doi: https://doi.org/10.1007/s13204-019-01243-7
  12. Helal, A., El-Sheikh, S. M., Yu, J., Eid, A. I., El-Haka, S. A., Samra, S. E. (2020). Novel synthesis of BiVO4 using homogeneous precipitation and its enhanced photocatalytic activity. Journal of Nanoparticle Research, 22 (6). doi: https://doi.org/10.1007/s11051-020-04861-3
  13. Vartanyan, M., Voytovich, I., Gorbunova, I., Makarov, N. (2020). Preparation and Structural Characterization of Complex Oxide Eutectic Precursors from Polymer–Salt Xerogels Obtained by Microwave-Assisted Drying. Materials, 13(8), 1808. doi: https://doi.org/10.3390/ma13081808
  14. Oestreicher, V., Huck‐Iriart, C., Soler‐Illia, G., Angelomé, P. C., Jobbágy, M. (2020). Mild Homogeneous Synthesis of Gold Nanoparticles through the Epoxide Route: Kinetics, Mechanisms, and Related One‐Pot Composites. Chemistry – A European Journal, 26 (14), 3157–3165. doi: https://doi.org/10.1002/chem.201905335
  15. Wang, F., Song, L. X., Teng, Y., Xia, J., Xu, Z. Y., Wang, W. P. (2019). Synthesis, structure, magnetism and photocatalysis of α-Fe2O3 nanosnowflakes. RSC Advances, 9 (61), 35372–35383. doi: https://doi.org/10.1039/c9ra07490b
  16. Kozlov, D. A., Shcherbakov, A. B., Kozlova, T. O., Angelov, B., Kopitsa, G. P., Garshev, A. V. et. al. (2019). Photochromic and Photocatalytic Properties of Ultra-Small PVP-Stabilized WO3 Nanoparticles. Molecules, 25 (1), 154. doi: https://doi.org/10.3390/molecules25010154
  17. Kim, K.-H., Bae, J.-W., Lee, T.-K., Ahn, H.-J. (2019). Crystallinity Control Effects on Vanadium Oxide Films for Enhanced Electrochromic Performances. Korean Journal of Materials Research, 29 (6), 385–391. doi: https://doi.org/10.3740/mrsk.2019.29.6.385
  18. Maeng, H. J., Kim, D.-H., Kim, N.-W., Ruh, H., Lee, D. K., Yu, H. (2018). Synthesis of spherical Prussian blue with high surface area using acid etching. Current Applied Physics, 18, S21–S27. doi: https://doi.org/10.1016/j.cap.2017.11.014
  19. Rho, Y. H., Kanamura, K. (2003). Investigation of Lithium Ion Diffusion Behavior in a Li4Ti5O12 Thin Film Electrode by In Situ UV-Visible Measurements. Key Engineering Materials, 248, 155–160. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.248.155
  20. Dalavi, D. S., Suryavanshi, M. J., Mali, S. S., Patil, D. S., Patil, P. S. (2011). Efficient maximization of coloration by modification in morphology of electrodeposited NiO thin films prepared with different surfactants. Journal of Solid State Electrochemistry, 16 (1), 253–263. doi: https://doi.org/10.1007/s10008-011-1314-y
  21. 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
  22. 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
  23. 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
  24. Szczotok, A. M., Carmona, M., Kjøniksen, A.-L., Rodriguez, J. F. (2017). Equilibrium adsorption of polyvinylpyrrolidone and its role on thermoregulating microcapsules synthesis process. Colloid and Polymer Science, 295 (5), 783–792. doi: https://doi.org/10.1007/s00396-017-4061-5
  25. Raudonyte-Svirbutaviciene, E., Mikoliunaite, L., Drabavicius, A., Juskenas, R., Sakirzanovas, S., Jüstel, T., Katelnikovas, A. (2016). Photochemical synthesis of CeO2 nanoscale particles using sodium azide as a photoactive material: effects of the annealing temperature and polyvinylpyrrolidone addition. RSC Advances, 6 (108), 107065–107074. doi: https://doi.org/10.1039/c6ra22037a
  26. Rajamathi, M., Subbanna, G. N., Kamath, P. V. (1997). On the existence of a nickel hydroxide phase which is neither α nor β. Journal of Materials Chemistry, 7 (11), 2293–2296. doi: https://doi.org/10.1039/a700390k

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-08-31

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2020). Вивчення впливу концентрації полівінілпіролідону в електроліті осадження на властивості електрохромних плівок Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(6 (106), 31–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210857

Номер

Том 4 № 6 (106) (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.