Біфункціональний індігокармін-інтеркальований Ni–Al подвійно-шаровий гідроксид: вивчення характеристик для використання як пігмента та в суперконденсаторах
Autor: | Kovalenko, Vadym, Kotok, Valerii |
---|---|
Jazyk: | angličtina |
Rok vydání: | 2020 |
Předmět: | |
Zdroj: | Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 2, № 12 (104) (2020): Materials Science; 30-39 Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 2, № 12 (104) (2020): Материаловедение; 30-39 Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 2, № 12 (104) (2020): Матеріалознавство; 30-39 |
ISSN: | 1729-3774 1729-4061 |
Popis: | In the modern world, one promising direction is the production and use of multifunction compounds. Ni-Al layered double hydroxide is widely used as the active material in supercapacitors. Nickel compounds are also colored and can be used as pigments. The characteristics of bi-functional indigo carmine intercalated Ni-Al (Ni:Al=4:1) hydroxides, synthesized at an equilibrium рН and рН=14 have been studied. The crystal structure of the prepared samples was studied by means of X-ray diffraction analysis and thermogravimetry, pigment characteristics – by measuring and calculating color characteristics in CIELab and XYZ systems, electrochemical characteristics – cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge cycling. Comparative analysis of the electrochemical characteristics of Ni-Al-indigo carmine and Ni-Al-carbonate hydroxides has been conducted. Using XRD and thermogravimetry analysis methods, it was found that Ni-Al–indigo carmine hydroxide is a layered double hydroxide with the structure of α-Ni(OH)2 with average (synthesis at рН=14 and low (synthesis at equilibrium рН) crystallinity. It was found that synthesized Ni-Al-indigo carmine LDH had color bordering between light and blue (color tone 483–485 nm) with the lightness of 40–50 % and average color purity. It was found that the specific capacity of indigo carmine intercalated Ni-Al LDH (synthesis at рН=14 exceeded that of carbonate intercalated: the maximum specific capacity at full discharge was 1,007 F/g hydroxide and 2,996 F/h Ni, at discharge to 0 В –946 F/g. First, for Ni-Al-indigo carmine LDH, two discharge plateaus were observed, which correspond to the discharge of Ni3+ and indigo carmine В современном мире одним из перспективных направлений является получение и использование многофункциональных веществ. Ni-Al cлоистый двойной гидроксид широко используется как активное вещество суперконденсаторов. При этом соединения никеля окрашены и могут использоваться как пигменты. Изучены характеристики образцов бифункциональных индигокармин-интеркалированного Ni–Al (Ni:Al=4:1) гидроксидов, полученных синтезом при равновесном рН и рН=14. Кристаллическая структура образцов изучена методом рентгенофазового анализа и термогравиметрии, пигментные свойства – методом измерения и расчета цветовых характеристик в системах CIELab и XYZ, электрохимические характеристики – методами циклической вольтамперометрии и гальваностатического зарядно-разрядного циклирования в суперконденсаторном режиме. Проведен сравнительный анализ электрохимических характеристик образцов Ni-Al-индигокармин и Ni-Al-карбонат гидроксидов. Методами рентгенофазового анализа и термогравиметрии показано, что Ni-Al-индигокармин гидроксид является слоистым двойным гидроксидом со структурой α-Ni(OH)2 средней (синтез при рН=13) и низкой (синтез при равновесной рН) кристалличности. Показано, что синтезированные Ni-Al-индигокармин СДГ имеют цвет на границе синего и голубого (цветовой тон 483-485 нм) средней светлоты. Методом гальваностатического зарядно-разрядного циклирования показано, что высокая электрохимическая активность Ni-Al-индигокармин слоистого двойного гидроксида (синтезированного при рН=14) превышает электрохимическую активность карбонат-интеркалированного гидроксида: максимальная удельная емкость при полном разряде составила 1007 Ф/г гидроксида и 2996 Ф/г Ni, при разряде до 0 В – 946 Ф/г. Впервые для Ni-Al-индигокармин СДГ выявлено наличие на разрядной кривой двух площадок, соответствующих разряду Ni3+ и индигокармин-аниона В сучасному світі одним із перспективних напрямів є отримання і використання багатофункціональних речовин. Ni-Al подвійно-шаровий гідроксид широко використовується як активна речовина суперконденсаторів. При цьому сполуки нікелю забарвлені і можуть бути використані як пігменти. Вивчені характеристики зразків біфункціональних індигокармін-інтеркальованих Ni–Al (Ni:Al=4:1) гідроксидів, отриманих синтезом при рівноважному рН та рН=14. Кристалічна структура зразків вивчена методом ренгенофазового аналізу та термогравіметрії, пігментні властивості – методом вимірювання і розрахунку характеристик кольору в системах CIE Lab і XYZ, електрохімічні характеристики – методами циклічної вольтамперометрії та гальваностатичного зарядно-розрядного циклування в суперконденсаторному режимі. Проведено порівняльний аналіз електрохімічних характеристик зразків Ni-Al-індигокармін і Ni-Al-карбонат гідроксидів. Методами рентгенофазового аналізу та термогравіметрії показано, що Ni-Al-індигокармін гідроксид є подвійно-шаровим гідроксидом зі структурою α-Ni(OH)2 середньої (синтез при рН=13) та низької (синтез при рівноважному рН) кристалічності. Показано, що синтезовані Ni-Al-індигокармін ПШГ мають колір на межі синього та голубого (тон кольору 483–485 нм) середньої світлоти. Методом гальваностатичного зарядно-розрядного циклювання показано високу електрохімічну активність Ni-Al-індигокармін подвійно-шарового гідроксиду (синтезованого при рН=14), що перевищує електрохімічну активність карбонат-інтеркальованого гідроксиду: максимальна питома ємність при повному розряді склала 1007 Ф/г гідроксиду і 2996 Ф/г Ni, при розряді до 0 В – 946 Ф/г гідроксиду. Вперше для Ni-Al-індигокармін ПШГ виявлено наявність на розрядній кривій двох площадок, які відповідають розряду Ni3+ та індигокармін-аніону |
Databáze: | OpenAIRE |
Externí odkaz: |
načítá se...