Дослідження характеристик сульфідованих електрохромних плівок Ni(OH)2-ПВС, осаджених на прозорних підложках

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252634

Ключові слова:

електрохромізм, гідроксид нікелю, сульфід нікелю, плівка, композитне покриття, полівініловий спирт

Анотація

Отримання нових типів композитних покриттів для різних цілей є важливим напрямком хімії. Синтез гідроксидно-сульфидних композитних сполук може бути корисним у різних сферах прикладної електрохімії.

За допомогою простого двоетапного методу були сформовані тонкі плівки, що складаються з гідксид-сульфіду нікелю-полівінілового спирту. Одержання композиту гідроксид-сульфід нікелю-полівініловий спирт було реалізовано за допомогою витримки сформованого на електроді зі скла з електропровідним основою композитного покриття гідроксид нікелю-полівініловий спирт у розчині 0.03 М Na2S протягом 10 хвилин. Утворення нікелю сульфіду на поверхні гідроксиду нікелю було показано непрямими методами. Було показано, що змін морфології після обробки електрода в розчині натрію сульфіду не відбулося.

В результаті обробки змінилися електрохімічні та електрохромні характеристики. Спостерігалося деяке погіршення середньої глибини затемнення з показника 55 % до 49 % для електрода, що містить сульфід нікелю. Електрохімічні характеристики також частково погіршилися після формування сульфідної плівки, а саме питомі ємності, які пішли на проходження анодних та катодних процесів. Проте ефективність за питомими ємностями збільшилася з 83 до 87 % для обробленої у сульфіді плівки. Незважаючи на це, даний простий спосіб розглядається як потенційно перспективний для формування електродів із застосуванням в інших електрохімічних пристроях.

Крім того, завдяки обробці розчину сульфіду натрію стало можливим орієнтовно визначити розміри кластрів гідроксиду нікелю в композитному покритті гідроксид-нікелю-полівініловий спирт. Зазначені кластери не перевищували розміру 430 нм, що практично дорівнювало нижній межі довжини хвилі видимого спектру

Біографії авторів

Валерій Анатолійович Коток, Український державний хіміко-технологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Вадим Леонідович Коваленко, Український державний хіміко-технологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Ровіл Касимович Нафєєв, Державний університет телекомунікацій

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра вищої математики, математичного моделювання та фізики

Олена Сергіївна Мельник, Сумський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент, старший науковий співробітник

Науково-дослідна частина

Посилання

  1. Park, J.-S., Jeong, J. K., Mo, Y.-G., Kim, S. (2009). Impact of high-k TiOx dielectric on device performance of indium-gallium-zinc oxide transistors. Applied Physics Letters, 94 (4), 042105. doi: https://doi.org/10.1063/1.3075612
  2. Sandana, V. E., Razeghi, M., McClintock, R., Rogers, D. J., Teherani, F. H., Bove, P. (2019). p-Type thin film field effect transistors based on lithium-doped nickel oxide channels grown by pulsed laser deposition. Oxide-Based Materials and Devices X. doi: https://doi.org/10.1117/12.2520124
  3. Fahim, Z. M. E., Aicha, Y. A., Bouzzine, S. M., Bouachrine, M., Hamidi, M. (2018). Modulation on Dye/TiO2Bending Energy and Charge Transfer to High Performance Triphenylamine Based Sensitizers in Solar Cells: A DFT Study. 2018 6th International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC). doi: https://doi.org/10.1109/irsec.2018.8702924
  4. Takeuchi, E. S., Keister, P. (1985). Effect of silver content on the performance of primary lithium/silver vanadium oxide batteries. Paper presented at the Electrochemical Society Extended Abstracts, 85-2, 195–196.
  5. Umamaheswari, S., Kalaignan, G. P., Vasudevan, T. (2004). Effect of electrode additives on the electrochemical behaviour of porous cadmium hydroxide electrode for alkaline secondary battery system. Transactions of the SAEST (Society for Advancement of Electrochemical Science and Technology), 39 (3), 64–73.
  6. Machini, W. B. S., Martin, C. S., Martinez, M. T., Teixeira, S. R., Gomes, H. M., Teixeira, M. F. S. (2013). Development of an electrochemical sensor based on nanostructured hausmannite-type manganese oxide for detection of sodium ions. Sensors and Actuators B: Chemical, 181, 674–680. doi: https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.01.030
  7. Saidi, N. N. A., Wahid, M. H. A., Poopalan, P., Ahmad Hambali, N. A. M., Shahimin, M. M., Sahbudin, U. K. et. al. (2016). Effect of dopant thickness variation in zinc oxide infrared LED. 2016 3rd International Conference on Electronic Design (ICED). doi: https://doi.org/10.1109/iced.2016.7804673
  8. Chen, B., Xu, X., Zou, S., Wang, Y., Zou, B., Zhong, H., Rogach, A. L. (2017). Single Source Precursor Chemical Vapor Decomposition Method to Fabricate Stable, Bright Emissive Aluminum Hydroxide Phosphors for UV-Pumped White Light-Emitting Devices. Advanced Optical Materials, 6 (3), 1701115. doi: https://doi.org/10.1002/adom.201701115
  9. Hall, D. S., Lockwood, D. J., Bock, C., MacDougall, B. R. (2015). 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. doi: https://doi.org/10.1098/rspa.2014.0792
  10. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). Definition of the aging process parameters for nickel hydroxide in the alkaline medium. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (92)), 54–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127764
  11. Kotok, V., Kovalenko, V. (2017). Optimization of nickel hydroxide electrode of the hybrid supercapacitor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (85)), 4–9. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.90810
  12. Wu, T.-N. (2007). Electrocatalytic oxidation of methyl tert-butyl ether (MTBE) in aqueous solution at a nickel electrode. Chemosphere, 69 (2), 271–278. doi: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.04.021
  13. Wang, D., Yan, W., Vijapur, S. H., Botte, G. G. (2012). Enhanced electrocatalytic oxidation of urea based on nickel hydroxide nanoribbons. Journal of Power Sources, 217, 498–502. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.06.029
  14. Guo, S., Zhang, C., Yang, M., Zhou, Y., Bi, C., Lv, Q., Ma, N. (2020). A facile and sensitive electrochemical sensor for non-enzymatic glucose detection based on three-dimensional flexible polyurethane sponge decorated with nickel hydroxide. Analytica Chimica Acta, 1109, 130–139. doi: https://doi.org/10.1016/j.aca.2020.02.037
  15. 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
  16. Smart Windows: Energy Efficiency with a View. Available at: https://www.nrel.gov/news/features/2010/1555.html
  17. Eom, S., Jung, J., Kim, D.-H. (2021). The Phase and Morphology of Hydrothermally Synthesized Nanostructured Nickel/nickel Hydroxides and Their Supercapacitor Application. New Physics: Sae Mulli, 71 (6), 500–505. doi: https://doi.org/10.3938/npsm.71.500
  18. Zhu, W.-H., Ke, J.-J., Yu, H.-M., Zhang, D.-J. (1995). A study of the electrochemistry of nickel hydroxide electrodes with various additives. Journal of Power Sources, 56 (1), 75–79. doi: https://doi.org/10.1016/0378-7753(95)80011-5
  19. Liu, C. J., Xing, C. X., Chen, S. J., Li, Y. W. (2010). Structure and Electrochemical Performance of Amorphous Nickel Hydroxide Doped with La and Al. Materials Science Forum, 663-665, 1217–1220. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.663-665.1217
  20. He, W.-X., Li, X.-S., Zhang, Y.-Q. et. al. (2015). Study on the preparation and electrochemical performances of nickel hydroxide/graphene composites. Rengong Jingti Xuebao/Journal of Synthetic Crystals, 44 (12), 3681–3686.
  21. Li, L., Liu, X., Liu, C., Wan, H., Zhang, J., Liang, P. et. al. (2018). Ultra-long life nickel nanowires@nickel-cobalt hydroxide nanoarrays composite pseudocapacitive electrode: Construction and activation mechanism. Electrochimica Acta, 259, 303–312. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.10.190
  22. Nath, A. R., Sandhyarani, N. (2020). SILAR deposited nickel sulphide-nickel hydroxide nanocomposite for high performance asymmetric supercapacitor. Electrochimica Acta, 356, 136844. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.136844
  23. Shi, M., Zhao, M., Jiao, L., Su, Z., Li, M., Song, X. (2021). Novel Mo-doped nickel sulfide thin sheets decorated with Ni–Co layered double hydroxide sheets as an advanced electrode for aqueous asymmetric super-capacitor battery. Journal of Power Sources, 509, 230333. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230333
  24. Xie, Y. P., Zheng, Y., Yang, Y., Jiang, R., Wang, G., Zhang, Y. et. al. (2018). Two-dimensional nickel hydroxide/sulfides nanosheet as an efficient cocatalyst for photocatalytic H2 evolution over CdS nanospheres. Journal of Colloid and Interface Science, 514, 634–641. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2017.12.080
  25. Zou, X., Liu, Y., Li, G.-D., Wu, Y., Liu, D.-P., Li, W. et. al. (2017). Ultrafast Formation of Amorphous Bimetallic Hydroxide Films on 3D Conductive Sulfide Nanoarrays for Large-Current-Density Oxygen Evolution Electrocatalysis. Advanced Materials, 29 (22), 1700404. doi: https://doi.org/10.1002/adma.201700404
  26. Cha, J., Park, E. B., Han, S. W., Kim, Y. D., Jung, D. (2019). Core‐Shell Structured Cobalt Sulfide/Cobalt Aluminum Hydroxide Nanosheet Arrays for Pseudocapacitor Application. Chemistry – An Asian Journal, 14 (3), 446–453. doi: https://doi.org/10.1002/asia.201801749
  27. Zhang, B., Luo, C., Deng, Y., Huang, Z., Zhou, G., Lv, W. et. al. (2020). Optimized catalytic WS2–WO3 heterostructure design for accelerated polysulfide conversion in Lithium–Sulfur batteries. Advanced Energy Materials, 10 (15), 2000091. doi: https://doi.org/10.1002/aenm.202000091
  28. 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
  29. 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
  30. 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
  31. Kovalenko, V., Kotok, V. (2018). Comparative investigation of electrochemically synthesized (α+β) layered nickel hydroxide with mixture of α-Ni(OH)2 and β-Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (92)), 16–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.125886
  32. Mironyak, M., Volnyanska, O., Labyak, O., Kovalenko, V., Kotok, V. (2019). Development of a potentiometric sensor sensitive to polysorbate 20. EUREKA: Physics and Engineering, 4, 3–9. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2019.00942

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-28

Як цитувати

Коток, В. А., Коваленко, В. Л., Нафєєв, Р. К., & Мельник, О. С. (2022). Дослідження характеристик сульфідованих електрохромних плівок Ni(OH)2-ПВС, осаджених на прозорних підложках. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6(115), 24–30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252634

Номер

Том 1 № 6(115) (2022): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Valerii Kotok, Vadym Kovalenko, Rovil Nafeev, Olena Melnyk

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.