збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2022, том 20, випуск 4
English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Випуски Автори PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2022

 / 

том 20 / 

випуск 4

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

Ол. Д. Золотаренко, О. П. Рудакова, В. А. Лавренко, Н. Е. Аханова, Ан. Д. Золотаренко, Д. В. Щур, З. А. Матисіна, М. Т. Габдуллин, М. Уалханова, Н. А. Гаврилюк, О. Д. Золотаренко, М. В. Чимбай, І. В. Загорулько
Особливості електрохемічної (анодної) синтези нанокристалічних порошків ніклю та міді
0857–0873 (2022)

PACS numbers: 61.43.Gt, 68.70.+w, 81.05.Rm, 82.45.Cc, 82.45.Fk, 82.45.Gj, 82.45.Hk

Досліджено кілька способів електрохемічної синтези нанопорошку ніклю (Ni). Показано, що найбільш ефективним та економічно вигідним є спосіб електролізи сульфату Ніклю (NiSO4) з відповідними домішками хлориду Ніклю II (NiCl2), борної кислоти (H3BO3) та тіосечовини ((NH4)2CS) з використанням потенціостату П-5848 в якості джерела струму. В якості катоди використовували алюміній (Al) ультрависокої чистоти, а анодою слугувала платинова пластина. Синтезу проводили за температур у 45–65°C. Після двох годин електролізи за густини струму від 1,0 А/дм2 до 3,3 А/дм2 було одержано нанопорошок ніклю із середнім розміром лусок (лускоподібних частинок) у 55 нм. Застосовували й сучасні адсорбційні методи. Електрохемічні реакції відбувалися на катоді (Ni2+ + 2e = Ni) і на аноді (2H2O = O2^ + 4H+ + 4e). Також було одержано наночастинки міді дендритної форми та високої дисперсности за можливости реґулювання синтези нанопорошку міді з величиною насипної ваги у 0,4 г/см3. Для цього було проведено електролізу розчину електроліту з відносно низьким вмістом Купруму та високим вмістом сірчаної кислоти (H2SO4) за високої катодної густини струму та відносно низької температури розчину сульфату Купруму (CuSO4). Істотна кількість мідного шламу видалялася з електролізера через періодичні удари, а мідна анода осипалася на дно ванни після 13,3 ампер-годин струму на 1 дм2 площини аноди. Процес електролізи продовжувався за густини струму у 15,6 А/дм2, а напрямок струму змінювався кожні 20 хвилин. В нашому випадку найбільш доцільним виявився режим електролізи, коли катоди (мідні пластини) розміщуються на віддалі у 0,8 см одна від одної в електроліті з 45% H2SO4, 4% CuSO4 та 8% Na2SO4, а густина струму на катоді складає 15,3 А/дм2 за температури у 54°C та за напруги між двома мідними пластинами у 0,775 В.

Keywords: нанопорошок міді (Cu), електрохемічна синтеза, електроліза, мідь дендритної форми, нанопорошок ніклю (Ni), сірчана кислота (H2SO4), алюмінійова (Al) катода, платинова (Pt) анода, потенціостат, хлорид Ніклю II (NiCl2), борна кислота (H3BO3), тіосечовина ((NH4)2CS), сульфат Натрію (Na2SO4), сульфат Купруму (CuSO4), сульфат Ніклю (NiSO4).


References
  1. J. H. de Boer, Dinamicheskiy Kharakter Adsorbtsii [The Dynamic Nature of Adsorption] (Moscow: Izd-vo Inostr. Lit.: 1988) (Russian translation).
  2. A. Yu. Khomenko and S. I. Tkachenko, Opredelenie Udel’noy Poverkhnosti Poristykh Materialov Metodami BET i Araganovicha [Determination of the Specific Surface of Porous Materials by the BET and Araganovich’s Methods] (Moscow: Izd-vo Moscow Inzh.-Tekhn. Inst.: 2014) (in Russian).
  3. M. Gil’debrandt, E. P. Vershinina, and N. V. Marchenko, Metallurgiya Tsvetnykh Metallov [Metallurgy of Ferrous Metals] (Moscow: Izd-vo Literatury po Metallurgii: 2009) (in Russian).
  4. V. N. Antsiferov, F. F. Bezrudnyi, and L. N. Balanchikov, Novye Materialy [New Materials] (Moscow: Metallurgiya: 2002) (in Russian).
  5. R. I. Gusev and A. A. Rempel’, Nanokristallicheskie Materialy [Nanocrystalline Materials] (Moscow: Metallurgiya: 2001) (in Russian).
  6. R. A. Andrievskiy and A. V. Ragulya, Nanostrukturnye Materialy [Nanostructured Materials] (Moscow: RDF: 2005) (in Russian).
  7. G. A. Danjushina, V. G. Shishka, Ju. M. Berezhnoj, P. D. Derlugjan, and V. M. Lipkin, Engineering Journal of Don, Iss. 2, Pt. 2 (2015); http://www.ivdon.ru/en/magazine/archive/n2p2y2015/3100
  8. Ye. S. Zotova, Issledovanie Stroyeniya i Svoystv Nanoporoshkov na Osnove Medi, Obladayushchikh Biologicheskoy Aktivnost’yu [Study of the Structure and Properties of Copper-Based Nanopowders with Biological Activity] (Thesis of Disser. for PhD Techn. Sci.) (Central Research Institute of Ferrous Metallurgy Named After I. P. Bardina: 2008) (in Russian).
  9. A. I. Gusev, Nanomaterialy, Nanostruktury, Nanotekhnologii [Nanomaterials, Nanostructures, Nanotechnologies] (Moscow: Fiz.-Mat. Izdat.: 2005) (in Russian).
  10. N. K. Yeremenko, Sposob Polucheniya Nanodispersnogo Poroshka Medi [Method for Producing of Nanodispersed Copper Powder]: Patent No. S22V15; 2426805 (in Russian).
  11. N. S. Anikina, O. Ya. Krivushchenko, D. V. Schur, S. Yu. Zaginajchenko, S. S. Chuprov, K. A. Mil’to, and A. D. Zolotarenko, Proc. of IX Int. Conf. ‘Hydrogen Materials Science and Chemistry of Metal Hydrides’ (September 5–11, 2005, Sevastopol, Crimea, Ukraine) (in Russian), p. 848.
  12. N. S. Anikina, S. Yu. Zaginajchenko, M. I. Maistrenko, A. D. Zolotarenko, G. A. Sivak, and D. V. Schur, Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials (2005), vol. 172, p. 207.
  13. Z. A. Matysina, S. Yu. Zaginaychenko, and D. V. Schur, Rastvorimost’ Primesey v Metallakh, Splavakh, Intermetallidakh, Fulleritakh [Solubility of Impurities in Metals, Alloys, Intermetallics, Fullerites] (Dnepropetrovsk: Nauka i Obrazovanie: 2006) (in Russian).
  14. N. S. Anikina, D. V. Schur, S. Y. Zaginaichenko, and A. D. Zolotarenko, Proc. of 10th International Conference ‘Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials’ (September 22–28, 2007, Sudak, Crimea, Ukraine), p. 680.
  15. N. S. Anikina, D. V. Schur, S. Y. Zaginaichenko, A. D. Zolotarenko, and O. Ya. Krivushenko, Proc. of 10th International Conference ‘Hydrogen Materials Science and Chemistry of Carbon Nanomaterials’ (September 22–28, 2007, Sudak, Crimea, Ukraine), p. 676.
  16. D. V. Schur, S. Y. Zaginaichenko, and A. D. Zolotarenko, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems. NATO Science Series (2008), p. 85.
  17. D. V. Schur, S. Y. Zaginaichenko, A. D. Zolotarenko, and T. N. Veziroglu, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems. NATO Science Series (2008), p. 85.
  18. D. V. Schur, S. Yu. Zaginaichenko, E. A. Lysenko, T. N. Golovchenko, and N. F. Javadov, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems. NATO Science Series (2008).
  19. A. D. Zolotarenko D. V. Schur, S. Yu. Zaginajchenko, N. S. Anikina, Z. A. Matysina, O. Ya. Krivushchenko, V. V. Skorokhod, An. D. Zolotarenko, and Al. D. Zolotarenko, Kniga Tezisov XI Mezhd. Konf. ‘Vodorodnoye Materialovedenie i Khimiya Uglerodnykh Nanomaterialov’ (Yalta, Krym, Ukraina: 2009), p. 606 (in Russian).
  20. N. A. Gavryljuk, N. E. Akhanova, D. V. Shhur, A. P. Pomytkin, A. Veziroglu, T. N. Veziroglu, M. T. Gabdullin, T. S. Ramazanov, Al. D. Zolotarenko, and An. D. Zolotarenko, Al’ternativnaya Ehnergetika i Ehkologiya (ISJAEE), 01–03: 47 (2021) (in Russian); https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.01.004
  21. N. Ye. Akhanova, D. V. Shchur, A. P. Pomytkin, Al. D. Zolotarenko, An. D. Zolotarenko, N. A. Gavrylyuk, M. Ualkhanova, W. Bo, and D. Ang, J. Nanosci. Nanotechnol., 21, No. 4: 2435 (2021); https://doi.org/10.1166/jnn.2021.18970
  22. A. G. Dubovoy, A. O. Perekos, V. A. Lavrenko, Yu. M. Rudenko, T. V. Efimova, V. P. Zaluts’kyy, T. V. Ruzhitska, A. V. Kotko, Al. D. Zolotarenko, and An. D. Zolotarenko, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 11, No. 1: 131 (2013) (in Russian); https://www.imp.kiev.ua/nanosys/media/pdf/2013/1/nano_vol11_iss1_p0131p0140_2013.pdf
  23. V. A. Lavrenko, I. A. Podchernyayeva, D. V. Shchur, An. D. Zolotarenko, and Al. D. Zolotarenko, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56, Nos. 9–10: 504 (2018); https://doi.org/10.1007/s11106-018-9922-z
  24. S. Yu. Zaginajchenko, D. V. Schur, M. T. Gabdullin, N. F. Dzhavadov, Al. D. Zolotarenko, An. D. Zolotarenko, A. D. Zolotarenko, S. H. Mamedova, G. D. Omarova, and Z. T. Mamedova, Al’ternativnaya Ehnergetika i Ehkologiya (ISJAEE), 19–21: 72 (2018) (in Russian); https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.19-21.072-090
  25. N. Y. Akhanova, D. V. Shchur, A. P. Pomytkin, Al. D. Zolotarenko, An. D. Zolotarenko, N. A. Gavrylyuk, M. Ualkhanova, W. Bo, and D. Ang, J. Nanosci. Nanotechnol., 21, No. 4: 2446 (2021); doi:10.1166/jnn.2021.18971
  26. N. Akhanova, S. Orazbayev, M. Ualkhanova, A. Y. Perekos, A. G. Dubovoy, D. V. Schur, Al. D. Zolotarenko, An. D. Zolotarenko, N. A. Gavrylyuk, M. T. Gabdullin, and T. S. Ramazanov, Journal of Nanoscience and Nanotechnology Applications, 3, No. 3: 1 (2019); doi:10.18875/2577-7920.3.302
  27. I. V. Korotash, Eh. M. Rudenko, M. M. Nyshchenko, G. P. Prikhod’ko, O. I. Rzheshevska, and N. A. Gavrylyuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 29, No. 7: 849 (2007).
  28. S. P. Lykhtorovich, M. M. Nyshchenko, I. E. Galstyan, Eh. M. Rudenko, I. V. Korotash, O. I. Rzheshevska, G. P. Prikhodko, and N. A. Gavrylyuk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol, 32, No. 4: 475 (2010).
  29. Y. M. Shulga, V. M. Martynenko, A. V. Krestinin, A. P. Kharitonov, G. I. Davidova, E. I. Knerelman, V. I. Krastev, and D. V. Schur, International Journal of Hydrogen Energy, 36, No. 1: 1349 (2011); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.06.084
  30. D. V. Schur, A. D. Zolotarenko, A. D. Zolotarenko, O. P. Zolotarenko, M. V. Chimbai, N. Y. Akhanova, M. Sultangazina, and E. P. Zolotarenko, Physical Sciences and Technology, 6, Nos. 1–2: 46 (2019); https://doi.org/10.26577/phst-2019-1-p9
  31. G. P. Prikhod’ko, N. A. Gavrylyuk, L. V. Diyakon, M. P. Kulish, A. V. Melezhik, and Yu. I. Sementsov, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 4, No. 4: 1081 (2006) (in Russian).
  32. Yu. I. Sementsov, N. A. Gavrilyuk, G. P. Prikhod’ko, A. V. Melezhyk, M. L. Pyatkovsky, V. V. Yanchenko, S. L. Revo, E. A. Ivanenko, and A. I. Senkevich, Chemistry and Biology, 757 (2007).
  33. N.A.Gavrylyuk,T.A.Alekseyeva,O.M.Lazarenko,Yu.I.Sementsov,andV.V. Yanchenko, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 5, No. 2: 409 (2007) (in Russian).
  34. Y. I. Sementsov, N. A. Gavriluk, G. P. Prikhod’ko, and T. A. Aleksyeyeva, Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen Systems, 327 (2008).
  35. Yu. M. Shul’ga, S. A. Baskakov, A. D. Zolotarenko, E. N. Kabachkov, V. E. Muradyan, D. N. Voylov, V. A. Smirnov, V. M. Martynenko, D. V. Shchur, and A. P. Pomytkin, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 11, No. 1: 161 (2013) (in Russian); https://www.imp.kiev.ua/nanosys/media/pdf/2013/1/nano_vol11_iss1_p0161p0171_2013.pdf
  36. A. A. Volodin, A. D. Zolotarenko, A. A. Belmesov, E. V. Gerasimova, D. V. Sсhur, V. R. Tarasov, S. Yu. Zaginaichenko, S. V. Doroshenko, An. D. Zolotarenko, and Al. D. Zolotarenko, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 12, No. 4: 705 (2014) (in Russian); https://www.imp.kiev.ua/nanosys/media/pdf/2014/4/nano_vol12_iss4_p0705p0714_2014.pdf
  37. D. V. Schur, S. Y. Zaginaichenko, and T. N. Veziroglu, International Journal of Hydrogen Energy, 40, No. 6: 2742 (2015); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.12.092
  38. D. V. Schur, S. Y. Zaginaichenko, A. F. Savenko, V. A. Bogolepov, N. S. Anikina, A. D. Zolotarenko, Z. A. Matysina, N. Veziroglu, and N. E. Scryabina, International Journal of Hydrogen Energy, 36, No. 1: 1143 (2011); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.06.087
  39. D. V. Schur and V. A. Lavrenko, Vacuum, 44, No. 9: 897 (1993); https://doi.org/10.1016/0042-207X(93)90247-8
  40. Z. A. Matysina, O. S. Pogorelova, S. Yu. Zaginaichenko, and D. V. Schur, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 56, No. 1: 9 (1995); https://doi.org/10.1016/0022-3697(94)00106-5
  41. Z. A. Matysina, S. Yu. Zaginaichenko, and D. V. Schur, International Journal of Hydrogen Energy, 21, Nos. 11–12: 1085 (1996); https://doi.org/10.1016/S0360-3199(96)00050-X
  42. Yu. M. Lytvynenko, and D. V. Schur, Renewable Energy, 16, No. 1: 753 (1999); https://doi.org/10.1016/S0960-1481(98)00272-9
  43. Z. A. Matysina and D. V. Shchur, Russian Physics Journal, 44, No. 11: 1237 (2001); https://doi.org/10.1023/A:1015318110874
  44. Z. A. Matysina, S. Y. Zaginajchenko, D. V. Shhur, A. D. Zolotarenko, Al. D. Zolotarenko, and T. M. Gabdullin, Al’ternativnaya Ehnergetika i Ehkologiya, 13–15: 37 (2017) (in Russian); https://doi.org/10.15518/isjaee.2017.13-15.037-060
  45. Z. A. Matysina, S. Y. Zaginaichenko, D. V. Schur, Al. D. Zolotarenko, An. D. Zolotarenko, and M. T. Gabdullin, Russian Physics Journal, 61, No. 2: 253 (2018); https://doi.org/10.1007/s11182-018-1395-5
  46. Z. A. Matysina, S. Y. Zaginaichenko, D. V. Schur, T. N. Veziroglu, A. Veziroglu, M. T. Gabdullin, Al. D. Zolotarenko, and An. D. Zolotarenko, International Journal of Hydrogen Energy, 43, No. 33: 16092 (2018); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.06.168
  47. D. V. Schur, A. Veziroglu, S. Y. Zaginaychenko, Z. A. Matysina, T. N. Veziroglu, M. T. Gabdullin, T. S. Ramazanov, An. D. Zolotarenko, and Al. D. Zolotarenko, International Journal of Hydrogen Energy, 44, No. 45: 24810 (2019); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.07.205
  48. Z. A. Matysina, N. A. Gavrylyuk, M. Т. Kartel, A. Veziroglu, T. N. Veziroglu, A. P. Pomytkin, D. V. Schur, T. S. Ramazanov, M. T. Gabdullin, An. D. Zolotarenko, Al. D. Zolotarenko, and N. A. Shvachko, International Journal of Hydrogen Energy, 46, No. 50: 25520 (2021); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.05.069
  49. D. V. Shchur, S. Yu. Zaginaichenko, Ayfer Veziroglu, T. N. Veziroglu, N. A. Gavrylyuk, A. D. Zolotarenko, M. T. Gabdullin, T. S. Ramazanov, Al. D. Zolotarenko, and An. D. Zolotarenko, Russian Physics Journal, 64, No. 1: 89 (2021); https://doi.org/10.1007/s11182-021-02304-7
  50. An. D. Zolotarenko, Al. D. Zolotarenko, A. Veziroglu, T. N. Veziroglu, N. A. Shvachko, A. P. Pomytkin, N. A. Gavrylyuk, D. V. Schur, T. S. Ramazanov, and M. T. Gabdullin, International Journal of Hydrogen Energy, 47, Iss. 11: 7281 (2021); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.03.025
  51. S. Yu. Zaginaichenko, Z. A. Matysina, D. V. Schur, and A. D. Zolotarenko, International Journal of Hydrogen Energy, 37, No. 9: 7565 (2012); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.01.006
  52. D. V. Schur, M. T. Gabdullin, V. A. Bogolepov, A. Veziroglu, S. Yu. Zaginaichenko, A. F. Savenko, and K. A. Meleshevich, International Journal of Hydrogen Energy, 41, No. 3: 1811 (2016); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.10.011
  53. D. V. Schur, N. S. Astratov, A. P. Pomytkin, and A. D. Zolotarenko, Trudy VIII Mezhdunarodnoy Konferentsii ‘Vodorodnoye Materialovedenie i Khimiya’ (September 14–20, 2003, Sudak, Crimea, Ukraine), p. 424 (in Russian).
  54. S. A. Tikhotskii, I. V. Fokin, and D. Yu. Schur, Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 47, No. 4: 327 (2011); https://doi.org/10.1134/S1069351311030062
  55. V. A. Lavrenko, D. V. Shchur, A. D. Zolotarenko, and A. D. Zolotarenko, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 57, No. 9: 596 (2019); https://doi.org/10.1007/s11106-019-00021-y
  56. Yu. S. Semenyuk, I. I. Obraztsova, and N. K. Yeremenko, Sposoby Polucheniya Nanodispersnykh Poroshkov [Methods for Obtaining Nanodispersed Powders] (Moscow: Nauka: 2005) (in Russian)
Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2022 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача