Получение пористого никеля из сплава Ni/Cu методом селективного электрохимического травления
Ключевые слова:
композиционные углерод-полимерные волокна, полиметил- метакрилат, электроспиннинг, карбонизованная рисовая шелуха.Аннотация
В настоящее время получение пористых каркасных наноструктур из проводящих материалов и полупроводников является важным направлением нанотехнологий. Пористые металлические структуры представляют растущий технологический интерес из-за множества полезных физических свойств, таких как низкая массовая плотность, высокая площадь поверхности и высокая механическая прочность. Пористые материалы также обладают потенциалом улучшения электрических, термических, оптических или реакционных свойств, что приводит к множество возможных применений. Нанопористые материалы обладают уникальными поверхностными, структурными и объемными свойствами, что приводит к применению в различных областях, таких как ионный обмен, разделение, катализ, сенсоры, биологическая молекулярная изоляция и очистка. В работе были отработаны методы получения пористых каркасных структур никеля методом селективного электрохимического травления из сплава Ni/Cu. Для установления влияния соотношения исходных компонентов (никель и медь) на морфологию пористого никеля после электрохимического травления, исследовали сплавы в следующих соотношениях Ni:Cu – 90:10, 80:20 и 60:40. Было установлено, что соотношение никеля и меди в составе исходного сплава влияет на структуру и морфологию пористого никеля. Для исследования структуры и морфологии полученных образов пористого никеля были использованы современные методы анализа, такие как сканирующая электронная (растровая) микроскопия и метод низкотемпературной адсорбции азота (метод БЭТ).
Библиографические ссылки
(1). Bryce C.T., Stephen A.S. III. Nanoporous metal foams // Angewandte Chemie. International Edition. – 2010. – Vol. 49, № 27. – P. 4544-4565. https://doi.org/10.1002/anie.200902994
(2). Duan G., Cai W., Li Y. Transferable ordered Ni hollow sphere arrays induced by electrodeposition on colloidal monolayer // J. Phys. Chem. B – 2006. – Vol. 110, №. 14. – P. 7184-7188. https://doi.org/10.1021/jp057421t
(3). Perekrestov V.I. Self-organization of copper nanosystems under Volmer–Weber conditions during quasi-equilibrium condensation // Physica B. – 2013. – Vol. 411. – P. 140-148. https://doi.org/10.1016/j.physb.2012.11.036
(4). Li M. Fabrication of nanoporous copper ribbons by dealloying of Al-Cu alloys // J. Porous Mater. – 2012. – V. 19, № 5. – P. 791-796. https://doi.org/10.1007/s10934-011-9532-3
(5). Chazalviel J.-N. Electrochemical preparation of porous semiconductors: from phenomenology to understanding // Materials Science and Engineering. – 2000. – Vol. 69. – P.1-10. https://doi.org/10.1016/S0921-5107(99)00285-8
(6). Canham L.T. Silicon quantum wire array fabricaiton by electrochemical dissolution of wafers // Applied Physicals Letters – 1990. – Vol. 57, № 10. – P.1046-1048. https://doi.org/10.1063/1.103561
(7). Erlebacher J., Aziz M. J., Karma A., Dimitrov N., Sieradzki K. Evolution of nanoporosity in dealloying // Nature. – 2001. – Vol. 410, № 6827. – P. 450-453. https://doi.org/10.1038/35068529
(8). Ding Y. and Erlebacher J. Nanoporous metals with controlled multimodal pore size distribution // Journal of the American Chemical Society. – 2003. – Vol. 125, № 26. – P. 7772-7773. https://doi.org/10.1021/ja035318g
(9). Hakamada M., Nakano H., Furukawa T., Takahashi M., and Mabuchi M. Hydrogen storage properties of nanoporous palladium fabricated by dealloying // Journal of Physical Chemistry C. – 2010. – Vol. 114, № 2. – P. 868-873. https://doi.org/10.1021/jp909479m
(10). Zhang Q. and Zhang Z. On the electrochemical dealloying of Al-based alloys in a NaCl aqueous solution // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2010. – Vol. 12, № 7. – P. 1453-1472. https://doi.org/10.1039/B919313H
(11). Chang J.-K., Hsu S.-N., Sun I.-W., and Tsai W.-T. Formation of nanoporous nickel by selective anodic etching of the nobler copper component fromelectrodeposited nickelcopper alloys // Journal of Physical Chemistry C. – 2008. – Vol. 112, № 5. – P. 1371-1376. https://doi.org/10.1021/jp0772474
(12). Wu C.M., Fan C.Y., Sun I.W., Tsai W.T. and Chang J.K. Improved pseudocapacitive performance and cycle life of cobalt hydroxide on an electrochemically derived nano-porous Ni framework // Journal of Power Sources. – 2011. – Vol. 196, № 18. – P. 7828-7834. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2011.03.083
(13). Nikiforova T.G., Savel’Eva T.V., and Datskevich O.A. Catalytic activity of electrolytic palladium deposits on porous nickel substrates // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2011. – Vol. 84, № 8. – P. 1347-1353. https://doi.org/10.1134/S107042721108009X
(14). Koboski K.R., Nelsen E.F. and Hampton J.R. Hydrogen evolution reaction measurements of dealloyed porous NiCu // Nanoscale Research Letters. – 20113. – Vol. 8, № 1. – Article 528. https://doi.org/10.1186/1556-276X-8-528
(15). Erlebacher J. An atomistic description of dealloying: porosity evolution, the critical potential, and rate-limiting behavior // Journal of the Electrochemical Society. – 2004. – Vol. 151, № 10. – P. C614–C626. https://doi.org/10.1149/1.1784820
(16). Chang J.-K., Hsu S.-N., Sun I.-W., Tsai W.-T. Formation of nanoporous nickel by selective anodic etching of the nobler copper component from electrodeposited nickel-copper alloys // Journal of Physical Chemistry C. – 2008. – Vol. 112, № 5. – P. 1371–1376. https://doi.org/10.1021/jp0772474
(17). Chang Jeng-Kuei, Hsu Shih-Hsun, Sun I-Wen, Tsai Wen-Ta. Formation of nanoporous nickel by selective anodic etching of the nobler copper component from electrodeposited nickelcopper alloys // Journal of Physical Chemistry C. – 2008. – Vol. 112(5). – P. 1371-1376. https://doi.org/10.1021/jp0772474
(18). Zhang J., Bian H., Li Z., Tsang C.K., Lee C., Cheng H., Shu S., Yang Yang L., Lu J. Electrochemical dealloying using pulsed voltage waveforms and its application for supercapacitor electrodes // Journal of Power Sources. – 2014. – Vol. 257. – P. 374-379. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.11.039
(19). Sun L., Chien CL., Searson P.C. Fabrication of nanoporous nickel by electrochemical dealloying // Chem. Mater. – 2004. – Vol. 16. – P. 3125-3129. https://doi.org/10.1021/cm0497881
(20). Sechi E., Vacca A., Mascia M., Palmas S. Nickel-based nanoporous electrodes for water treatment // Chemical Engineering Transactions. – 2016. – Vol. 47. – P. 97-102.
(21). Benjamin E. Peecher and Jennifer R. Hampton. Dealloying behavior of NiCo and NiCoCu thin fi lms // International Journal of Electrochemistry. – 2016. – Vol. 2016, Article ID 2935035, 10 pages https://doi.org/10.1155/2016/2935035
(22). Xian He Meng, Chu Bin Wan, Su Ye Yu, Xiao Ping Jiang, Xin Ju. Nickel/Porous Carbon Composite Derived from Bimetallic MOFs for Electrical Double-Layer Supercapacitor Application // Int. J. Electrochem. Sci. – 2018. – Vol. 13. – P. 8179-8188. https://doi.org/10.20964/2018.08.49
(23). Chao Teng, Jie He, Lili Zhu, Lianbing Ren, Jiwei Chen, Mei Hong and Yong Wang. Fabrication and Characterization of Monodisperse Magnetic Porous Nickel Microspheres as Novel Catalysts // Nanoscale Research Letters. – 2015. – Vol. 10. – P. 384-395. https://doi.org/10.1186/s11671-015-1088-8
(24). Chihiro Hiraiwa. Application of Ni Porous Metal to Solid Oxide Fuel Cells // Sci. Technical Review. – 2016. – Vol. 83. – P. 59-65.
(25). Michał Grdeń, Mohammad Alsabet, Gregory Jerkiewicz. Surface Science and Electrochemical Analysis of Nickel Foams // ACS Applied Materials & Interfaces. – 2012. – Vol. 4(6). – P. 3012-3021. https://doi.org/10.1021/am300380m
(26). Materials and Technologies for Energy Effi ciency / Ed. A. Mendez-Vila, Brown Waler Press, 2015. – 277 p.
(27). Ding Yi, Y‐J. Kim, and Jonah Erlebacher. Nanoporous gold leaf: “Ancient technology”/ advanced material // Advanced Materials. – 2004. – Vol. 16, № 21. – P. 1897-1900. https://doi.org/10.1002/adma.200400792
(28). Senior N.A., and Newman R.C. Synthesis of tough nanoporous metals by controlled electrolytic dealloying // Nanotechnology. – 2006. – Vol. 17, № 9. – P. 2311-2326. https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/9/040
(29). Pickering H.W., and Wagner C. Electrolytic dissolution of binary alloys containing a noble metal // Journal of the Electrochemical Society. – 1967. – Vol. 114, № 7. – P. 698-706. https://doi.org/10.1149/1.2426709
(30). Katagiri A., and Nakata M. Preparation of a High Surface Area Nickel Electrode by Alloying and Dealloying in a ZnCl2 NaCl Melt // Journal of The Electrochemical Society. – 2003. – Vol. 150, № 9. – P. C585-C590. https://doi.org/10.1149/1.1595662
(31). Forty A.J. Corrosion micromorphology of noble metal alloys and depletion gilding // Nature. – 1979. – Vol. 282(5739). – P. 597–603. https://doi.org/10.1038/282597a0
(32). Erlebacher J., Aziz M.J., Karma A., Dimitrov N., Sieradzki K. Evolution of nanoporosity in dealloying // Nature. – 2001. – Vol. 410(6827). – P. 450-3. https://doi.org/10.1038/35068529
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
