1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал неорганической химии
  4. T. 68, № 12, 2023

Журнал неорганической химии, 2023, T. 68, № 12, стр. 1849-1859

Синтез двумерных наноструктур NiO при комбинации программируемого химического осаждения и гидротермальной обработки

Т. Л. Симоненко a, *, Д. А. Дудорова a, Н. П. Симоненко a, Е. П. Симоненко a, Н. Т. Кузнецов a

a Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
119991 Москва, Ленинский пр-т, 31, Россия

* E-mail: egorova.offver@gmail.com

Поступила в редакцию 26.07.2023
После доработки 23.08.2023
Принята к публикации 28.08.2023

Аннотация

Изучен процесс синтеза двумерных наноструктур NiO при комбинации программируемого химического осаждения и гидротермальной обработки формируемых полупродуктов в среде дистиллированной воды и водного раствора гидрата аммиака. С помощью синхронного термического анализа была определена зависимость термической устойчивости и сорбционной способности частиц полупродуктов от условий их гидротермальной обработки, а также при изменении состава дисперсионной среды. Результаты ИК-спектроскопии и рентгенофазового анализа позволили определить особенности кристаллической структуры и набор функциональных групп для полупродуктов и формируемых на их основе нанопорошков NiO. Так, в зависимости от условий гидротермальной обработки средний размер областей когерентного рассеяния получаемых порошков оксида никеля варьируется от 4.0 ± 0.5 до 8.6 ± 0.8 нм. С помощью растровой и просвечивающей электронной микроскопии было показано, что в зависимости от условий синтеза можно контролировать процесс рекристаллизации наночастиц NiO с образованием двумерных наноструктур различной формы и необходимого размера – от нанолистов хаотичной геометрии до плоских гексагонов с варьируемым диаметром. Благодаря анизотропной микроструктуре получаемых наноматериалов они могут быть эффективно использованы при изготовлении функциональных компонентов современных устройств альтернативной энергетики (электродов суперконденсаторов, твердооксидных топливных элементов и др.), в том числе с применением печатных технологий.

Ключевые слова: программируемое химическое осаждение, гидротермальный синтез, иерархические структуры, нанолисты, оксид никеля, электрод, суперконденсатотр, топливный элемент

Список литературы

  1. Yaqoot M., Diwan P., Kandpal T.C. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2016. V. 58. P. 477. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.224

  2. Beccarello M., Di Foggia G. // Energies. 2023. V. 16. № 3. P. 1345. https://doi.org/10.3390/en16031345

  3. Gerard O., Numan A., Krishnan S. et al. // J. Energy Storage. 2022. V. 50. P. 104283. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104283

  4. Sun Y., Chong W.G. // Mater. Horizons. 2023. V. 10. № 7. P. 2373. https://doi.org/10.1039/D3MH00045A

  5. Nehate S.D., Sundaresh S., Saikumar A.K. et al. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2022. V. 11. № 6. P. 063015. https://doi.org/10.1149/2162-8777/ac774b

  6. Yu F., Huang T., Zhang P. et al. // Energy Storage Mater. 2019. V. 22. P. 235. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.07.023

  7. Ramkumar R., Dhakal G., Shim J.-J. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 21. P. 3813. https://doi.org/10.3390/nano12213813

  8. Yu M., Wang W., Li C. et al. // NPG Asia Mater. 2014. V. 6. № 9. P. E129. https://doi.org/10.1038/am.2014.78

  9. Ortiz M.G., Visintin A., Real S.G. // J. Electroanal. Chem. 2021. V. 883. P. 114875. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2020.114875

  10. Khalil A., Lalia B.S., Hashaikeh R. // J. Mater. Sci. 2016. V. 51. № 14. P. 6624. https://doi.org/10.1007/s10853-016-9946-z

  11. Arya S., Verma S. // Nickel-Metal Hydride (Ni-MH) Batteries. Wiley, 2020. P. 131. https://doi.org/10.1002/9781119714774.ch8

  12. Mozaffari S.A., Mahmoudi Najafi S.H., Norouzi Z. // Electrochim. Acta. 2021. V. 368. P. 137633. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.137633

  13. Singh M., Zappa D., Comini E. // Mater. Adv. 2022. V. 3. № 14. P. 5922. https://doi.org/10.1039/D2MA00317A

  14. Mohd Abd Fatah A.F., Rosli A.Z., Mohamad A.A. et al. // Energies. 2022. V. 15. № 14. P. 5188. https://doi.org/10.3390/en15145188

  15. Bonomo M. // J. Nanoparticle Res. 2018. V. 20. № 8. P. 222. https://doi.org/10.1007/s11051-018-4327-y

  16. Nie C., Zeng W., Jing X. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2018. V. 29. № 9. P. 7480. https://doi.org/10.1007/s10854-018-8739-3

  17. Qi X., Zheng W., Li X. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. P. 33241. https://doi.org/10.1038/srep33241

  18. Yan X., Tong X., Wang J. et al. // Mater. Lett. 2014. V. 136. P. 74. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.07.183

  19. Pang H., Lu Q., Li Y. et al. // Chem. Commun. 2009. № 48. P. 7542. https://doi.org/10.1039/b914898a

  20. Sun W., Xiao L., Wu X. // J. Alloys Compd. 2019. V. 772. P. 465. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.185

  21. Hou G., Du Y., Cheng B. et al. // ACS Appl. Nano Mater. 2018. V. 1. № 11. P. 5981. https://doi.org/10.1021/acsanm.8b01398

  22. Tong G., Hu Q., Wu W. et al. // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. № 34. P. 17494. https://doi.org/10.1039/c2jm31790g

  23. Yang Z.K., Song L.X., Xu R.R. et al. // CrystEngComm. 2014. V. 16. № 38. P. 9083. https://doi.org/10.1039/C4CE00998C

  24. Liu C., Li C., Ahmed K. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. P. 29183. https://doi.org/10.1038/srep29183

  25. Pang H., Lu Q., Zhang Y. et al. // Nanoscale. 2010. V. 2. № 6. P. 920. https://doi.org/10.1039/c0nr00027b

  26. Kavitha T., Yuvaraj H. // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. № 39. P. 15686. https://doi.org/10.1039/c1jm13278d

  27. Bhosale M.A., Bhanage B.M. // Adv. Powder Technol. 2015. V. 26. № 2. P. 422. https://doi.org/10.1016/j.apt.2014.11.015

  28. Zhu Y., Cao C., Tao S. et al. // Sci. Rep. 2014. V. 4. № 1. P. 5787. https://doi.org/10.1038/srep05787

  29. Nakate U.T., Lee G.H., Ahmad R. et al. // Ceram. Int. 2018. V. 44. № 13. P. 15721. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.05.246

  30. Taşköprü T., Zor M., Turan E. // Mater. Res. Bull. 2015. V. 70. P. 633. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2015.05.032

  31. Bose P., Ghosh S., Basak S. et al. // J. Asian Ceram. Soc. 2016. V. 4. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jascer.2016.01.006

  32. Wu J., Yin W.-J., Liu W.-W. et al. // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. № 28. P. 10940. https://doi.org/10.1039/C6TA03137D

  33. Kumar V.M., Polaki S.R., Krishnan R. et al. // J. Alloys Compd. 2023. V. 931. P. 167420. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167420

  34. Tu R., Leng K., Song C. et al. // RSC Adv. 2023. V. 13. № 28. P. 19585. https://doi.org/10.1039/D3RA02544F

  35. Lin J., Jia H., Liang H. et al. // Adv. Sci. 2018. V. 5. № 3. P. 1700687. https://doi.org/10.1002/advs.201700687

  36. Lin L., Liu T., Miao B. et al. // Mater. Lett. 2013. V. 102–103. P. 43. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2013.03.103

  37. Xiao H., Yao S., Liu H. et al. // Prog. Nat. Sci. Mater. Int. 2016. V. 26. № 3. P. 271. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2016.05.007

  38. Simonenko T.L., Bocharova V.A., Gorobtsov P.Y. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 9. P. 1292. https://doi.org/10.1134/S0036023620090193

  39. Simonenko T.L., Bocharova V.A., Simonenko N.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 11. P. 1633. https://doi.org/10.1134/S0036023621110176

  40. Simonenko T.L., Bocharova V.A., Simonenko N.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 12. P. 1779. https://doi.org/10.1134/S0036023621120160

  41. Real S.G., Ortiz M.G., Castro E.B. // J. Solid State Electrochem. 2017. V. 21. № 1. P. 233. https://doi.org/10.1007/s10008-016-3355-8

  42. Veseem M., Umar A.H. // Met. Oxide Nanostructures Their Appl. 2010. P. 1.

  43. Simonenko T.L., Simonenko N.P., Mokrushin A.S. et al. // Chemosensors. 2023. V. 11. № 2. P. 138. https://doi.org/10.3390/chemosensors11020138

  44. Begum S., Muralidharan V., Ahmedbasha C. // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 3. P. 1548. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2008.11.074

  45. Abitkar S.B., Dhas S.D., Jadhav N.P. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2021. V. 32. № 7. P. 8657. https://doi.org/10.1007/s10854-021-05529-x

  46. Dudorova D.A., Simonenko T.L., Simonenko N.P. et al. // Molecules 2023. V. 28. № 6. P. 2515. https://doi.org/10.3390/molecules28062515

  47. He W., Li X., An S. et al. // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 10838. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47120-9

  48. Zhang J.T., Liu S., Pan G.L. et al. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. № 5. P. 1524. https://doi.org/10.1039/C3TA13578K

  49. Mokrushin A.S., Simonenko T.L., Simonenko N.P. et al. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 578. P. 151984. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151984

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал неорганической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал