Особенности термореакционной способности электролитических никелевых покрытий с различной морфологией поверхности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Никелевые покрытия, состоящие из ориентированных структур, обладают уникальными каталитическими свойствами. Однако температурный интервал применения таких покрытий не определен, и требуется всестороннее изучение их термических свойств в агрессивных средах. В работе изучалось влияние особенностей габитуса кристаллов никеля на их реакционную способность с повышением температуры (термореакционную способность). Исследовались никелевые покрытия, полученные методом электроосаждения с добавлением в электролит ингибирующих добавок в виде хлоридов щелочных металлов. Для исследования реакционной способности покрытий в температурных полях применялся дифференциальный термический анализ. В качестве агрессивной среды использовался кислород. Фазовый состав образцов после нагрева определялся при помощи порошкового рентгеновского дифрактометра. Введенные добавки в виде хлоридов щелочных металлов позволили сформировать покрытия, состоящие из кристаллов конусообразного габитуса. Обнаружено, что введение в электролит добавок в виде солей щелочных металлов позволяет изменить габитус кристаллов никеля и увеличить площадь поверхности покрытия примерно на 10–15 %. Показано, что электроосажденные никелевые покрытия, состоящие из кристаллов в виде микро- и наноконусов, обладают (по сравнению с контрольным покрытием) пониженной термореакционной способностью. Экспериментальные данные позволили сделать вывод, что уменьшение интенсивности окисления на исследуемых покрытиях может быть связано с наличием преимущественного развития определенных кристаллографических граней у кристаллов, что обуславливает изменение характера взаимодействия никеля с кислородом и, как следствие, изменение интенсивности окисления. 

Об авторах

Надежда Сергеевна Матвеева

Тольяттинский государственный университет

Email: nad.matveeva96@mail.ru

аспирант

Россия, 445020, Россия, г. Тольятти, ул. Белорусская, 14

Наталья Николаевна Грызунова

Тольяттинский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: gryzunova@tltsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2802-9537

доктор физико-математических наук, доцент, профессор кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»

Россия, 445020, Россия, г. Тольятти, ул. Белорусская, 14

Список литературы

  1. Линник А.И., Прудников А.М., Шалаев Р.В., Варюхин В.Н., Костыря С.А., Бурховецкий В.В. Синтез и магнитные свойства наноколонарных пленок никеля, осажденных в аргон-азотной атмосфере // Письма в журнал технической физики. 2012. Т. 38. № 11. С. 5–13. EDN: RCVSKV.
  2. Hang Tao, Li Ming, Fei Qin, Mao Dali. Characterization of nickel nanocones routed by electrodeposition without any template // Nanotechnology. 2008. Vol. 19. Article number 035201. doi: 10.1088/0957-4484/19/03/035201.
  3. Rahimi E., Davoodi A., Kiani Rashid A.R. Characterization of screw dislocation-driven growth in nickel micro-nanostructure electrodeposition process by AFM // Materials Letters. 2017. Vol. 210. P. 341–344. doi: 10.1016/j.matlet.2017.09.057.
  4. Останин Н.И., Трофимов А.А., Останина Т.Н., Шнайдер Е.А. Электроосаждение никелевых покрытий с развитой поверхностью в диффузионном режиме // Фундаментальные исследования. 2017. № 5. С. 61–65. EDN: YRPIEV.
  5. Hang Tao, Ling Huiqin, Hu Anmin, Li Ming. Growth Mechanism and Field Emission Properties of Nickel Nanocones Array Fabricated by One-Step Electrodeposition // Journal of The Electrochemical Society. 2010. Vol. 157. № 12. P. 624–627. doi: 10.1149/1.3499352.
  6. Lee Jae Min, Jung Kyung Kuk, Lee Sung Ho, Ko Jong Soo. One-step fabrication of nickel nanocones by electrodeposition using CaCl2•2H2O as capping reagent // Applied Surface Science. 2016. Vol. 369. P. 163–169. doi: 10.1016/j.apsusc.2016.02.006.
  7. Yao Chen-zhong, Wei Bo-hui, Meng Li-xin, Hu Xiao-hua, Yao Ji-huan, Cui Ke-yong. Template-Free Electrochemical Deposition and Characterization of Ni Nano/Microrod Arrays // Journal of the Electrochemical Society. 2012. Vol. 159. № 7. P. 425–430. doi: 10.1149/2.027207jes.
  8. Матвеева Н.С., Грызунова Н.Н., Ясников И.С. Особенности формирования пентагональных микрокристаллов никеля в сплошных электроосажденных покрытиях при избирательном ингибировании роста их отдельных граней // Физика твердого тела. 2022. Т. 63. № 12. С. 2178–2184. doi: 10.21883/FTT.2021.12.51681.168.
  9. Lee Jae Min, Jung Kyung Kuk, Ko Jong Soo. Effect of NaCl in a nickel electrodeposition on the formation of nickel nanostructure // Journal of Materials Science. 2015. Vol. 51. P. 3036–3044. doi: 10.1007/s10853-015-9614-8.
  10. Salehikahrizsangi P., Raeissi K., Karimzadeh F., Calabrese L., Patane S., Proverbio E. Erosion-corrosion behavior of highly hydrophobic hierarchical nickel coatings // Colloids and surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2018. Vol. 558. P. 446–454. doi: 10.1016/j.colsurfa.2018.09.003.
  11. Xiang Tengfei, Chen Depeng, Lv Zhong, Yang Zhiyan, Yang Ling, Li Cheng. Robust superhydrophobic coating with superior corrosion resistance // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 798. P. 320–325. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.05.187.
  12. Gao Shuwen, Sui Yanwei, Wei Fuxiang, Qi Jiqiu, Meng Qingkun, Ren Yaojian, He Yezeng. Dandelion-like nickel/cobalt metal-organic framework based electrode materials for high performance supercapacitors // Journal of Colloid and Interface Science. 2018. Vol. 531. P. 83–90. doi: 10.1016/j.jcis.2018.07.044.
  13. Hang Tao, Nara H., Yokoshima T., Momma T., Osaka T. Silicon composite thick film electrodeposited on a nickel micro-nanocones hierarchical structured current collector for lithium batteries // Journal of Power Sources. 2013. Vol. 222. P. 503–509. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.09.008.
  14. Navas D., Hernández-Vélez M., Vázquez M. Ordered Ni nanohole arrays with engineered geometrical aspects and magnetic anisotropy // Applied Physics Letters. 2007. Vol. 90. Article number 192501. doi: 10.1063/1.2737373.
  15. Peugeot A., Creissen Ch.E., Karapinar D., Tran H.N., Schreiber M., Fontecave M. Benchmarking of oxygen evolution catalysts on porous nickel supports // Joule. 2021. Vol. 5. № 5. P. 1281–1300. doi: 10.1016/j.joule.2021.03.022.
  16. Kim J.H., Hansora D., Sharma P., Jang Ji-Wook, Lee Jae Sung. Toward practical solar hydrogen production – an artificial photosynthetic leaf-to-farm challenge // Chemical Society Reviews. 2019. Vol. 48. P. 1908–1971. doi: 10.1039/c8cs00699g.
  17. Kim Tae-Woo, Lee Eun-Han, Byun Segi, Seo Doo-Won, Hwang Hyo-Jung, Yoon Hyung-Chul, Kim Hansung, Ryi Shin-Kun. Highly selective Pd composite membrane on porous metal support for high-purity hydrogen production through effective ammonia decomposition // Energy. 2022. Vol. 260. Article number 125209. doi: 10.1016/j.energy.2022.125209.
  18. Boldyrev V.V. The Control of the Reactivity of Solids. Amsterdam: Elsevier scientific publishing company, 1979. 226 p.
  19. Zou Ruiqing, Xiang Saidi, Wang Jian, Li Yuhe, Gu Lin, Wang Yanyan. Dialectical Observation of Controllable Electrodeposited Ni Nanocones: the Unification of Local Disorder and Overall Orde // Nanoscale Research Letters. 2020. Vol. 15. Article number 91. doi: 10.1186/s11671-020-03321-0.
  20. Ясников И.С., Грызунова Н.Н. О причинах формирования и стабильности однокомпонентных микрокристаллов электролитического происхождения с фуллеренподобным габитусом усеченного икосаэдра // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2021. Т. 114. № 5-6. С. 284–288. doi: 10.31857/S1234567821170080.
  21. Викарчук А.А., Грызунова Н.Н., Боргардт Т.А. Эволюция икосаэдрических частиц меди в процессе их роста при электрокристаллизации // Письма о материалах. 2019. Т. 9. № 1. С. 124–129. doi: 10.22226/2410-3535-2019-1-124-129.
  22. Ашмор П. Катализ и ингибирование химических реакций. М.: Мир, 1966. 507 с.
  23. Гадияк Г.В., Мороков Ю.Н., Томашек М. Расчет методом ППДП/2 хемосорбции некоторых газов на гранях (111) и (100) никеля // Журнал физической химии. 1983. Т. 57. № 2. С. 370–376.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Матвеева Н.С., Грызунова Н.Н., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах