ПРАЦІ НАУКОВОГО ТОВАРИСТВА ім. ШЕВЧЕНКА

Хімічні науки

Архів / Том LXX 2022

Вячеслав ПРОЦЕНКО, Лариса ПАВЛЕНКО, Олександр СУХАЦЬКИЙ, Тетяна БУТИРІНА, Фелікс ДАНИЛОВ

Український державний хіміко-технологічний університет, проспект Гагаріна, 8, 49005 Дніпро, Україна
e-mail: vprotsenko7@gmail.com

DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2022.70.119

ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ НАНОКРИСТАЛІЧНОГО СПЛАВУ НІКЕЛЬ-ЗАЛІЗО З ЕЛЕКТРОЛІТУ НА ОСНОВІ НОВОГО ТИПУ ЙОННИХ РІДИН – НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНОГО ЕВТЕКТИЧНОГО РОЗЧИННИКА

Розглянуто основні закономірності електрохімічного осадження сплаву нікель-залізо з електроліту на основі евтектичної суміші холін хлориду і етиленгліколю, що є представником нового типу йонних рідин – низькотемпературних евтектичних розчинників (deep eutectic solvents, DES). З’ясовано, що вміст заліза в осадженому сплаві зростає з підвищенням катодної густини струму, за якої проводиться електроліз, а також зі збільшенням концентрації йонів заліза в електроліті та введенні добавки води. Виявлено, що з дослідженого електроліту, що містить добавку води (до 10 мас.%), при густині струму осадження, що не перевищує 1–1,2 А/дм2, можливе осадження рівномірних нанокристалічних покриттів із вмістом заліза до 10–13%, що характеризуються лускоподібним типом морфології поверхні. У цьому випадку вихід за струмом сплаву наближається до теоретичного значення (97–99%), тобто процес практично не ускладнений перебігом електрохімічних процесів за участю компонентів низькотемпературного евтектичного розчинника.

Ключові слова: електроосадження, сплав нікель-залізо, низькотемпературний евтектичний розчинник, морфологія поверхні, нанокристалічна структура.

Література:

    1. Oriňáková R., Turoňová A., Kladeková D., Gálová M., Smith R.M. Recent developments in the electrodeposition of nickel and some nickel-based alloys. J. Appl. Electrochem. 2006. Vol. 36. P. 957–972. (https://doi.org/10.1007/s10800-006-9162-7).
    2. Torabinejad V., Aliofkhazraei M., Assareh S., Allahyarzadeh M.H., Rouhaghdam A.S. Electrodeposition of Ni-Fe alloys, composites, and nano coatings – a review. J. Alloys Compd. 2017. Vol. 691. P. 841–859. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.08.329).
    3. Rashmi D., Pavithra G.P., Praveen B.M., Devapal D. Development of nanocrystalline multilayer Ni–Fe alloy coatings: characterization and its corrosion behaviour at elevated temperature. Bull. Mater. Sci. 2020. Vol. 43. Art. No. 131. (https://doi.org/10.1007/s12034-020-02087-6).
    4. Matsui I., Kawakatsu T., Takigawa Y., Uesugi T., Higashi K. Fabrication of bulk nanocrystalline Fe–Ni alloys with high strength hand high ductility by an electrodeposition. Mater. Lett. 2014. Vol. 116. P. 71–74. (https://doi.org/10.1016/j.matlet.2013.10.108).
    5. Jinlong L., Yang M., Suzuki K., Miura H., Zhang Y. Comparison of corrosion resistance of electrodeposited pure Ni and nanocrystalline Ni–Fe alloy in borate buffer solution. Mater. Chem. Phys. 2017. Vol. 202. P. 15–21. (https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.09.005).
    6. Buccheri B., Ganci F., Patella B., Aiello G., Mandin P., Inguanta R. Ni–Fe alloy nanostructured electrodes for water splitting in alkaline electrolyser. Electrochim. Acta. 2021. Vol. 388. Art. No. 138588. (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.138588).
    7. Smith E.L., Abbott A.P., Ryder K.S. Deep eutectic solvents (DESs) and their applications. Chem. Rev. 2014. Vol. 114. P. 11060–11082. (https://doi.org/10.1021/cr300162p).
    8. Hansen B.B., Spittle S., Chen B., Poe D., Zhang Y., Klein J.M., Horton A., Adhikari L., Zelovich T., Doherty B.W., Gurkan B., Maginn E.J., Ragauskas A., Dadmun M., Zawodzinski T.A., Baker G.A., Tuckerman M.E., Savinell R.F., Sangoro J.R. Deep eutectic solvents: a review of fundamentals and applications. Chem. Rev. 2021. Vol. 121. P. 1232–1285. (https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00385).
    9. Abbott A.P., Ballantyne A., Harris R.C., Juma J.A., Ryder K.S., Forrest G. A comparative study of nickel electrodeposition using deep eutectic solvents and aqueous solutions. Electrochim. Acta. 2015. Vol. 176. P. 718–726. (https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.07.051).
    10. Gu C.D., You Y.H., Yu Y.L., Qu S.X., Tu J.P. Microstructure, nanoindentation, and electrochemical properties of the nanocrystalline nickel film electrodeposited from choline chloride–ethylene glycol. Surf. Coat. Technol. 2011. Vol. 205. P. 4928–4933. (https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.04.098).
    11. Danilov F.I., Bogdanov D.A., Smyrnova O.V., Korniy S.A., Protsenko V.S. Electrodeposition of Ni–Fe alloy from a choline chloride-containing ionic liquid. J. Solid State Electrochem. 2022. Vol. 26. P. 939–957. (https://doi.org/10.1007/s10008-022-05137-7).
    12. Oliveira F.G.S., Santos L.P.M., da Silva R.B., Correa M.A., Bohn F., Correia A.N., Vieira L., Vasconcelos I.F., de Lima-Neto P. FexNi1-x coatings electrodeposited from choline chloride-urea mixture: magnetic and electrocatalytic properties for water electrolysis. Mater. Chem. Phys. 2022. Vol. 279. Art. No. 125738. (https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.125738).
    13. Yanai T., Akiyoshi T., Yamaguchi T., Takashima K., Morimura T., Nakano M., Fukunaga H. Effect of primary amines on magnetic properties of Fe–Ni films electroplated in a DES-based plating bath. AIP Adv. 2018. Vol. 8. Art. No. 056106. (https://doi.org/10.1063/1.5007189).
    14. Zech N., Podlaha E.J., Landolt D. Anomalous codeposition of iron group metals. II. Mathematical model. J. Electrochem. Soc. 1999. Vol. 146. P. 2892–2900. (https://doi.org/10.1149/1.1392025).
    15. Protsenko V.S., Kityk A.A., Shaiderov D.A., Danilov F.I. Effect of water content on physicochemical properties and electrochemical behavior of ionic liquids containing choline chloride, ethylene glycol and hydrated nickel chloride. J. Mol. Liq. 2015. Vol. 212. P. 716–722. (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.10.028).
    16. Danilov F.I., Protsenko V.S., Kityk A.A., Shaiderov D.A., Vasil'eva E.A., Pramod Kumar U., Joseph Kennady C. Electrodeposition of nanocrystalline nickel coatings from a deep eutectic solvent with water addition. Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2017. Vol. 53. P. 1131–1138. (https://doi.org/10.1134/S2070205118010203).
    17. Gong M., Wang D.Y., Chen C.C., Hwang B.J., Dai H. A mini review on nickel-based electrocatalysts for alkaline hydrogen evolution reaction. Nano Res. 2016. Vol. 9. P. 28–46. (https://doi.org/10.1007/s12274-015-0965-x).
    18. Koo B., Yoo B. Electrodeposition of low-stress NiFe thin films from a highly acidic electrolyte. Surf. Coat. Technol. 2010. Vol. 205. P. 740–744. (https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.07.076).

Як цитувати:

ПРОЦЕНКО В., ПАВЛЕНКО Л., СУХАЦЬКИЙ О., БУТИРІНА Т., ДАНИЛОВ Ф. ЕЛЕКТРООСАДЖЕННЯ НАНОКРИСТАЛІЧНОГО СПЛАВУ НІКЕЛЬ-ЗАЛІЗО З ЕЛЕКТРОЛІТУ НА ОСНОВІ НОВОГО ТИПУ ЙОННИХ РІДИН – НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНОГО ЕВТЕКТИЧНОГО РОЗЧИННИКА. Праці НТШ. Хім. Наук. 2022 Т. LXX. С. 119-127.

Завантажити файл