Визначення впливу імпульсних режимів осадження на електрохромні властивості плівок Ni(OH)2-полівінілового спирту

Автор(и)

  • Валерій Анатолійович Коток Український державний хіміко-технологічний університет; В’ятський державний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-8879-7189
  • Вадим Леонідович Коваленко Український державний хіміко-технологічний університет; В’ятський державний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-8012-6732

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.233510

Ключові слова:

імпульсний режим, електроосадження, електрохромізм, композитне покриття, гідроксид нікелю, полівініловий спирт

Анотація

Було досліджено вплив деяких режимів імпульсного режиму нанесення електрохромних плівок з водних розчинів нітрату нікелю з добавкою полівінілового спирту. У якості основи для осадження використовували скло, покрите плівкою оксиду олова допованого фтором. Осадження електрохромних плівок гідроксиду нікелю (II) – полівініловий спирт було проведено в трьох імпульсних режимах: –0,2 мА/см2×5 с, 0 мА/см2×5 с (10 хвилин); –0,5 мА/см2×2 с, 0 мА/см2×8 з (10 хвилин); –1 мА/см2×1 с, 0 мА/см2×9 с. При цьому кількість електрики, яка пішла на формування тонкоплівкових електродів, була однаковою для всіх зразків.

Отримані плівки показали кардинальні відмінності в електрохімічних, оптичних і якісних характеристиках. Зразок, отриманий в режимі максимальної катодної густини струму і тривалості безструмової паузи (1 мА/см2×1 с, 0 мА/см2×9 с), мав найгірші питомі ємкісні і оптичні характеристики. Також цей зразок характеризувався найбільшою кількістю дефектів покриття і нерівномірністю кольору.

Зразок, який був отриманий при середніх щільності струмів (–0,5 мА/см2×2 с, 0 мА/см2×8 с), мав найвищі питомі характеристики серед електродів серії. Покриття було рівномірне і суцільне. Також даний зразок мав найбільшу стабільність величини глибини затемнення, яка змінювалася з 79,1 до 78,1 % (перший-п'ятий цикли).

Зразок, отриманий в режимі –0,2 мА/см2×5 с, 0 мА/см2×5 с, продемонстрував середні питомі показники, однак при цьому мали місце дефекти покриття.

Згідно з отриманими результатами, був припущений механізм, який пояснює відмінності характеристик тонкоплівкових електродів, сформованих в різних режимах. Цей механізм полягає в зміні часу нестаціонарних процесів і розподілі щільності струму при зміні величини густини струму осадження, тривалості катодного періоду і безструмової паузи

Біографії авторів

Валерій Анатолійович Коток, Український державний хіміко-технологічний університет; В’ятський державний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Старший науковий співробітник

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Вадим Леонідович Коваленко, Український державний хіміко-технологічний університет; В’ятський державний університет

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. Wang, L., Young, K.-H., Shen, H.-T. (2016). New Type of Alkaline Rechargeable Battery–Ni-Ni Battery. Batteries, 2(2), 16. doi: https://doi.org/10.3390/batteries2020016
  2. Yao, J., Li, Y., Li, Y., Zhu, Y., Wang, H. (2013). Enhanced cycling performance of Al-substituted α-nickel hydroxide by coating with β-nickel hydroxide. Journal of Power Sources, 224, 236–240. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.10.008
  3. Ndambakuwa, W., Ndambakuwa, Y., Choi, J., Fernando, G., Neupane, D., Mishra, S. R. et. al. (2021). Nanostructured nickel-cobalt oxide and sulfide for applications in supercapacitors and green energy production using waste water. Surface and Coatings Technology, 410, 126933. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.126933
  4. Lo, H.-J., Huang, M.-C., Lai, Y.-H., Chen, H.-Y. (2021). Towards bi-functional all-solid-state supercapacitor based on nickel hydroxide-reduced graphene oxide composite electrodes. Materials Chemistry and Physics, 262, 124306. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124306
  5. Annadurai, K., Sudha, V., Murugadoss, G., Thangamuthu, R. (2021). Electrochemical sensor based on hydrothermally prepared nickel oxide for the determination of 4-acetaminophen in paracetamol tablets and human blood serum samples. Journal of Alloys and Compounds, 852, 156911. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156911
  6. Winiarski, J. P., Rampanelli, R., Bassani, J. C., Mezalira, D. Z., Jost, C. L. (2020). Multi-walled carbon nanotubes/nickel hydroxide composite applied as electrochemical sensor for folic acid (vitamin B9) in food samples. Journal of Food Composition and Analysis, 92, 103511. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfca.2020.103511
  7. Hotovy, I., Rehacek, V., Kemeny, M., Ondrejka, P., Kostic, I., Mikolasek, M., Spiess, L. (2021). Preparation and gas-sensing properties of very thin sputtered NiO films. Journal of Electrical Engineering, 72 (1), 61–65. doi: https://doi.org/10.2478/jee-2021-0009
  8. Rossini, P. de O., Laza, A., Azeredo, N. F. B., Gonçalves, J. M., Felix, F. S., Araki, K., Angnes, L. (2020). Ni-based double hydroxides as electrocatalysts in chemical sensors: A review. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 126, 115859. doi: https://doi.org/10.1016/j.trac.2020.115859
  9. Paulose, R., Mohan, R., Parihar, V. (2017). Nanostructured nickel oxide and its electrochemical behavior – A brief review. Nano-Structures & Nano-Objects, 11, 102–111. doi: https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2017.07.003
  10. 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.
  11. Smart Windows: Energy Efficiency with a View. Available at: https://www.nrel.gov/news/features/2010/1555.html
  12. 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
  13. Cheng, W., Moreno-Gonzalez, M., Hu, K., Krzyszkowski, C., Dvorak, D. J., Weekes, D. M. et. al. (2018). Solution-Deposited Solid-State Electrochromic Windows. iScience, 10, 80–86. doi: https://doi.org/10.1016/j.isci.2018.11.014
  14. 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
  15. Kotok, V., Kovalenko, V. (2021). A study of the possibility of conducting selective laser processing of thin composite electrochromic Ni(OH)2-PVA films. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (12 (109)), 6–15. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225355
  16. 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
  17. 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
  18. Gopi, D., Indira, J., Kavitha, L. (2012). A comparative study on the direct and pulsed current electrodeposition of hydroxyapatite coatings on surgical grade stainless steel. Surface and Coatings Technology, 206 (11-12), 2859–2869. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.12.011
  19. Baskaran, I., Sankara Narayanan, T. S. N., Stephen, A. (2006). Pulsed electrodeposition of nanocrystalline Cu–Ni alloy films and evaluation of their characteristic properties. Materials Letters, 60 (16), 1990–1995. doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2005.12.065
  20. Vuong, D.-T., Hoang, H.-M., Tran, N.-H., Kim, H.-C. (2020). Pulsed Electrodeposition for Copper Nanowires. Crystals, 10 (3), 218. doi: https://doi.org/10.3390/cryst10030218
  21. Böhm, L., Näther, J., Underberg, M., Kazamer, N., Holtkotte, L., Rost, U. et. al. (2021). Pulsed electrodeposition of iridium catalyst nanoparticles on titanium suboxide supports for application in PEM electrolysis. Materials Today: Proceedings, 45, 4254–4259. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.507
  22. Becker, M. D., Garaventta, G. N., Visintin, A. (2013). Pulse-Current Electrodeposition for Loading Active Material on Nickel Electrodes for Rechargeable Batteries. ISRN Electrochemistry, 2013, 1–7. doi: https://doi.org/10.1155/2013/732815
  23. Zhang, W., Chen, X., Wang, X., Zhu, S., Wang, S., Wang, Q. (2021). Pulsed electrodeposition of nanostructured polythiothene film for high-performance electrochromic devices. Solar Energy Materials and Solar Cells, 219, 110775. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110775
  24. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). Investigation of the properties of Ni(OH)2 electrochrome films obtained in the presence of different types of polyvinyl alcohol. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (94)), 42–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140560
  25. 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

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-18

Як цитувати

Коток, В. А., & Коваленко, В. Л. (2021). Визначення впливу імпульсних режимів осадження на електрохромні властивості плівок Ni(OH)2-полівінілового спирту. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (111), 53–58. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.233510

Номер

Том 3 № 6 (111) (2021): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 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.