Визначення можливості отримання безбаластних Ni(II)-Ni(III) подвійно-шаруватих гідроксидів як перспективних активних речовин для суперконденсаторів та електрокаталізу

Автор(и)

  • Вадим Леонідович Коваленко Український державний університет науки та технологій, Україна http://orcid.org/0000-0002-8012-6732
  • Дмитро Андрійович Андрєєв Український державний університет науки та технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-1636-1671
  • Валерій Анатолійович Коток Український державний університет науки та технологій, Україна http://orcid.org/0000-0001-8879-7189
  • Олександр Семенович Баскевич Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-3227-5637
  • Володимир Юрійович Медяник Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Україна http://orcid.org/0000-0001-5403-5338
  • Дмитро Андрійович Cухомлин Національного технічного університету «Дніпровська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-5714-3454
  • Володимир Валентинович Вербицький Національний педагогічний університет ім. Драгоманова; Національний еколого-натуралістичний центр, Україна https://orcid.org/0000-0001-7045-8293

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352268

Ключові слова:

співосадження при високому пересиченні, співосадження при постійному рН, Ni2 -Ni3 ПШГ, гіпохлорит натрію

Анотація

Об’єктом дослідження є процес синтезу Ni(2+)-Ni(3+) ПШГ (подвійно-шаруватого гідроксиду) в присутності гіпохлориту натрію. Безбаластний Ni2+-Ni3+ ПШГ є перспективною активною речовиною для використання в суперконденсаторах та електрокаталізі. Проведені синтези при температурі 60 °С методами співосадження при високому пересиченні та при сталому рН (8, 10, 12). Для отримання катіону металу-гостя Ni3+ з вихідного катіону Ni2+ під час синтезу в розчин лугу та карбонату натрію вводили гіпохлорит натрію як окисник. В якості контрольних зразків були синтезовані Ni-Al-карбонатні ПШГ тими же методами та умовами. Утворення під час синтезу гідроксосполук Ni3+ фіксували візуально по кольору. Кристалічна структура зразків досліджена методом рентгенофазового аналізу, вміст загального Ni та Ni3+ – методами трилонометричного та йодометричного титрування. Зразки, синтезовані в присутності гіпохлориту, мають чорний колір, що підтверджує успішне утворення гідроксосполук Ni3+. Всі контрольні зразки є Ni-Al ПШГ. Нікель-гідроксидний зразок, синтезований співосадженням при високому пересиченні, є β-Ni(OH)2, з вмістом загального Ni 59,5% та часткою Ni3+ 12.2%. Перетворення Ni2+→Ni3+ відбувалося в поверхневому шарі утворених часток β-Ni(OH)2 тому що, швидкість окиснення менше швидкості формувания гідроксиду. Зразки, синтезировані співосадженням при постійному рН, мають шарувату структуру, що складається з β-Ni(OH)2 та Ni2+-Ni3+ ПШГ з α-решіткою. Ймовірно швидкість окиснення перевищує швидкість утворення гідроксиду. Таким чином експериментально показана можливість синтезу саме Ni2+-Ni3+-карбонатного ПШГ. В найкращих умовах (рН = 8) частка Ni-Ni ПШГ складає 55,9%. Синтезований Ni2+-Ni3+ ПШГ може бути успішно використаний в суперконденсаторах та електрокаталізі за умови визначення в подальших дослідженнях питомих електрохімічних характеристик

Біографії авторів

Вадим Леонідович Коваленко, Український державний університет науки та технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Дмитро Андрійович Андрєєв, Український державний університет науки та технологій

Аспірант

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Валерій Анатолійович Коток, Український державний університет науки та технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Олександр Семенович Баскевич, Український державний університет науки і технологій

Кандидат фiзико-математичних наук

Кафедра технології неорганічних речовин та екології

Володимир Юрійович Медяник, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра гірничої інженерії та освіти

Дмитро Андрійович Cухомлин, Національного технічного університету «Дніпровська політехніка»

Кандидат хімічних наук, доцент

Кафедра хімії та хімічної інженерії

Навчально-наукового інституту природничих наук та технологій

Володимир Валентинович Вербицький, Національний педагогічний університет ім. Драгоманова; Національний еколого-натуралістичний центр

Доктор педагогічних наук, професор, директор

Кафедра медичних, біологічних та валеологічних основ захисту життя та здоров’я

Посилання

  1. 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127764
  2. Liang, H., Lin, J., Jia, H., Chen, S., Qi, J., Cao, J., Lin, T., Fei, W., Feng, J. (2018). Hierarchical NiCo-LDH/NiCoP@NiMn-LDH hybrid electrodes on carbon cloth for excellent supercapacitors. Journal of Materials Chemistry A, 6 (31), 15040–15046. https://doi.org/10.1039/c8ta05065a
  3. Kovalenko, V., Kotok, V., Kovalenko, I. (2018). Activation of the nickel foam as a current collector for application in supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (93)), 56–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133472
  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. Available at: https://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2018/jeas_0518_7034.pdf
  5. Wang, Y., Zhang, D., Peng, W., Liu, L., Li, M. (2011). Electrocatalytic oxidation of methanol at Ni–Al layered double hydroxide film modified electrode in alkaline medium. Electrochimica Acta, 56 (16), 5754–5758. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.04.049
  6. Solovov, V. A., Nikolenko, N. V., Kovalenko, V. L., Kotok, V. A., Burkov, A. А., Kondrat’ev, D. A. et. al. (2018). Synthesis of Ni(II)-Ti(IV) Layered Double Hydroxides Using Coprecipitation At High Supersaturation Method. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 24 (13), 9652–9656. Avaiable at: https://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2018/jeas_1218_7500.pdf
  7. Zhao, Y., Wei, M., Lu, J., Wang, Z. L., Duan, X. (2009). Biotemplated Hierarchical Nanostructure of Layered Double Hydroxides with Improved Photocatalysis Performance. ACS Nano, 3 (12), 4009–4016. https://doi.org/10.1021/nn901055d
  8. Su, Q., Gu, L., Yao, Y., Zhao, J., Ji, W., Ding, W., Au, C.-T. (2017). Layered double hydroxides derived Nix(MgyAlzOn) catalysts: Enhanced ammonia decomposition by hydrogen spillover effect. Applied Cриatalysis B: Environmental, 201, 451–460. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.08.051
  9. Fedorova, Z. A., Borisov, V. A., Pakharukova, V. P., Gerasimov, E. Y., Belyaev, V. D., Gulyaeva, T. I. et al. (2023). Layered Double Hydroxide-Derived Ni-Mg-Al Catalysts for Ammonia Decomposition Process: Synthesis and Characterization. Catalysts, 13 (4), 678. https://doi.org/10.3390/catal13040678
  10. Fan, Y., Yang, Z., Cao, X., Liu, P., Chen, S., Cao, Z. (2014). Hierarchical Macro-Mesoporous Ni(OH)2for Nonenzymatic Electrochemical Sensing of Glucose. Journal of The Electrochemical Society, 161 (10), B201–B206. https://doi.org/10.1149/2.0251410jes
  11. Ramesh, T. N., Kamath, P. V. (2006). Synthesis of nickel hydroxide: Effect of precipitation conditions on phase selectivity and structural disorder. Journal of Power Sources, 156 (2), 655–661. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2005.05.050
  12. Rajamathi, M., Vishnu Kamath, P., Seshadri, R. (2000). Polymorphism in nickel hydroxide: role of interstratification. Journal of Materials Chemistry, 10 (2), 503–506. https://doi.org/10.1039/a905651c
  13. Kovalenko, V., Kotok, V. (2019). Influence of the carbonate ion on characteristics of electrochemically synthesized layered (α+β) nickel hydroxide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (97)), 40–46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155738
  14. Jayashree, R. S., Vishnu Kamath, P. (2001). Suppression of the α → β-nickel hydroxide transformation in concentrated alkali: Role of dissolved cations. Journal of Applied Electrochemistry, 31 (12), 131–1320. https://doi.org/10.1023/a:1013876006707
  15. Córdoba de Torresi, S. I., Provazi, K., Malta, M., Torresi, R. M. (2001). Effect of Additives in the Stabilization of the α Phase of Ni(OH)2 Electrodes. Journal of The Electrochemical Society, 148 (10), A1179–A1184. https://doi.org/10.1149/1.1403731
  16. 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109814
  17. Shivaramaiah, R., Navrotsky, A. (2015). Energetics of Order–Disorder in Layered Magnesium Aluminum Double Hydroxides with Interlayer Carbonate. Inorganic Chemistry, 54 (7), 3253–3259. https://doi.org/10.1021/ic502820q
  18. Kovalenko, V., Kotok, V. (2020). Bifuctional indigocarmin­intercalated Ni­Al layered double hydroxide: investigation of characteristics for pigment and supercapacitor application. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (104)), 30–39. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.201282
  19. Li, Y. W., Yao, J. H., Liu, C. J., Zhao, W. M., Deng, W. X., Zhong, S. K. (2010). Effect of interlayer anions on the electrochemical performance of Al-substituted α-type nickel hydroxide electrodes. International Journal of Hydrogen Energy, 35(6), 2539–2545. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.01.015
  20. Qi, J., Xu, P., Lv, Z., Liu, X., Wen, A. (2008). Effect of crystallinity on the electrochemical performance of nanometer Al-stabilized α-nickel hydroxide. Journal of Alloys and Compounds, 462 (1-2), 164–169. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.07.102
  21. Li, H., Chen, Z., Wang, Y., Zhang, J., Yan, X. (2016). Controlled synthesis and enhanced electrochemical performance of self-assembled rosette-type Ni-Al layered double hydroxide. Electrochimica Acta, 210, 15–22. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.05.132
  22. Bao, J., Zhu, Y. J., Xu, Q. S., Zhuang, Y. H., Zhao, R. D., Zeng, Y. Y., Zhong, H. L. (2012). Structure and Electrochemical Performance of Cu and Al Codoped Nanometer α-Nickel Hydroxide. Advanced Materials Research, 479-481, 230–233. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.479-481.230
  23. Kovalenko, V. L., Kotok, V. A., Sykchin, A., Ananchenko, B. A., Chernyad’ev, A. V., Burkov, A. A. et al. (2020). Al3+ Additive in the Nickel Hydroxide Obtained by High-Temperature Two-Step Synthesis: Activator or Poisoner for Chemical Power Source Application? Journal of The Electrochemical Society, 167 (10), 100530. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab9a2a
  24. Huang, J., Lei, T., Wei, X., Liu, X., Liu, T., Cao, D., Yin, J., Wang, G. (2013). Effect of Al-doped β-Ni(OH)2 nanosheets on electrochemical behaviors for high performance supercapacitor application. Journal of Power Sources, 232, 370–375. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.01.081
  25. Memon, J., Sun, J., Meng, D., Ouyang, W., Memon, M. A., Huang, Y. et al. (2014). Synthesis of graphene/Ni–Al layered double hydroxide nanowires and their application as an electrode material for supercapacitors. Journal of Materials Chemistry A, 2 (14), 5060–5067. https://doi.org/10.1039/c3ta14613h
  26. Mignani, A., Ballarin, B., Giorgetti, M., Scavetta, E., Tonelli, D., Boanini, E. et al. (2013). Heterostructure of Au Nanoparticles – NiAl Layered Double Hydroxide: Electrosynthesis, Characterization, and Electrocatalytic Properties. The Journal of Physical Chemistry C, 117 (31), 16221–16230. https://doi.org/10.1021/jp4033782
  27. Kovalenko, V., Kotok, V. (2019). Investigation of characteristics of double Ni–Co and ternary Ni–Co–Al layered hydroxides for supercapacitor application. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (98)), 58–66. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.164792
  28. Kovalenko, V., Kotok, V. (2021). The determination of synthesis conditions and color properties of pigments based on layered double hydroxides with Co as a guest cation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (6 (114)), 32–38. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.247160
  29. Radha, A. V., Kamath, P. V. (2004). Oxidative leaching of chromium from layered double hydroxides: Mechanistic studies. Bulletin of Materials Science, 27 (4), 355–360. https://doi.org/10.1007/bf02704772
  30. Xu, L., Wang, Z., Chen, X., Qu, Z., Li, F., Yang, W. (2018). Ultrathin layered double hydroxide nanosheets with Ni(III) active species obtained by exfoliation for highly efficient ethanol electrooxidation. Electrochimica Acta, 260, 898–904. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.12.065
  31. Nestroinaia, O. V., Ryltsova, I. G., Lebedeva, O. E. (2021). Effect of Synthesis Method on Properties of Layered Double Hydroxides Containing Ni(III). Crystals, 11 (11), 1429. https://doi.org/10.3390/cryst11111429
  32. Ryltsova, I. G., Nestroinaya, O. V., Lebedeva, O. E., Schroeter, F., Roessner, F. (2018). Synthesis and characterization of layered double hydroxides containing Nickel in unstable oxidation state + 3 in cationic sites. Journal of Solid State Chemistry, 265, 332–338. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2018.06.001
  33. Ryltsova, I. G., Nestroinaia, O. V., Lebedeva, O. E. (2019). Nickel(III) containing layered double hydroxides with hydrotalcite structure. Butlerov Communications, 57 (2), 116–122. https://doi.org/10.37952/roi-jbc-01/19-57-2-116
  34. Kovalenko, V., Kotok, V. (2019). Anionic carbonate activation of layered (α+β) nickel hydroxide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (99)), 44–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.169461
Визначення можливості отримання безбаластних Ni(II)-Ni(III) подвійно-шаруватих гідроксидів як перспективних активних речовин для суперконденсаторів та електрокаталізу

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-02-26

Як цитувати

Коваленко, В. Л., Андрєєв, Д. А., Коток, В. А., Баскевич, О. С., Медяник, В. Ю., Cухомлин Д. А., & Вербицький, В. В. (2026). Визначення можливості отримання безбаластних Ni(II)-Ni(III) подвійно-шаруватих гідроксидів як перспективних активних речовин для суперконденсаторів та електрокаталізу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6 (139), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352268

Номер

Том 1 № 6 (139) (2026): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Vadym Kovalenko, Dmytro Andreiev, Valerii Kotok, Alexander Baskevich, Volodymyr Medianyk, Dmytro Sukhomlyn, Volodymyr Verbitskiy

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.