Synthesis of Two-Dimensional NiO Nanostructures by a Combination of Programmable Chemical Deposition and Hydrothermal Treatment

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The synthesis of two-dimensional NiO nanostructures by programmable chemical deposition in combination with the hydrothermal treatment of intermediates in distilled water and in aqueous ammonia solution was studied. Simultaneous thermal analysis was used to determine the dependence of thermal stability and sorption capacity of particles of the intermediates on the parameters of their hydrothermal treatment and on the composition of the dispersion medium. The results of IR spectroscopy and X-ray diffraction analysis helped us to recognize the crystal structure specifics and the set of functional groups for intermediates and for NiO nanopowders formed on their basis. The average size of the coherent scattering regions (CSRs) of the manufactured nickel oxide powders varied from 4.0 ± 0.5 to 8.6 ± 0.8 nm depending on the hydrothermal treatment parameters. Scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy showed that the recrystallization of NiO nanoparticles can be tuned depending on the synthesis parameters to yield two-dimensional nanostructures of various shapes and required sizes, ranging from nanosheets of chaotic geometry to flat hexagons with a variable diameter. Due to their anisotropic microstructure, the manufactured nanomaterials can be effectively used in the fabrication of functional components for advanced alternative energy devices (supercapacitor electrodes, solid oxide fuel cells, etc.), including the use of printing technologies.

About the authors

T. L. Simonenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: egorova.offver@gmail.com
119991, Moscow, Russia

D. A. Dudorova

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: egorova.offver@gmail.com
119991, Moscow, Russia

N. P. Simonenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: egorova.offver@gmail.com
119991, Moscow, Russia

E. P. Simonenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: egorova.offver@gmail.com
119991, Moscow, Russia

N. T. Kuznetsov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: egorova.offver@gmail.com
119991, Moscow, Russia

References

  1. Yaqoot M., Diwan P., Kandpal T.C. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2016. V. 58. P. 477. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.224
  2. Beccarello M., Di Foggia G. // Energies. 2023. V. 16. № 3. P. 1345. https://doi.org/10.3390/en16031345
  3. Gerard O., Numan A., Krishnan S. et al. // J. Energy Storage. 2022. V. 50. P. 104283. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104283
  4. Sun Y., Chong W.G. // Mater. Horizons. 2023. V. 10. № 7. P. 2373. https://doi.org/10.1039/D3MH00045A
  5. Nehate S.D., Sundaresh S., Saikumar A.K. et al. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2022. V. 11. № 6. P. 063015. https://doi.org/10.1149/2162-8777/ac774b
  6. Yu F., Huang T., Zhang P. et al. // Energy Storage Mater. 2019. V. 22. P. 235. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.07.023
  7. Ramkumar R., Dhakal G., Shim J.-J. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 21. P. 3813. https://doi.org/10.3390/nano12213813
  8. Yu M., Wang W., Li C. et al. // NPG Asia Mater. 2014. V. 6. № 9. P. E129. https://doi.org/10.1038/am.2014.78
  9. Ortiz M.G., Visintin A., Real S.G. // J. Electroanal. Chem. 2021. V. 883. P. 114875. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2020.114875
  10. Khalil A., Lalia B.S., Hashaikeh R. // J. Mater. Sci. 2016. V. 51. № 14. P. 6624. https://doi.org/10.1007/s10853-016-9946-z
  11. Arya S., Verma S. // Nickel-Metal Hydride (Ni-MH) Batteries. Wiley, 2020. P. 131. https://doi.org/10.1002/9781119714774.ch8
  12. Mozaffari S.A., Mahmoudi Najafi S.H., Norouzi Z. // Electrochim. Acta. 2021. V. 368. P. 137633. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.137633
  13. Singh M., Zappa D., Comini E. // Mater. Adv. 2022. V. 3. № 14. P. 5922. https://doi.org/10.1039/D2MA00317A
  14. Mohd Abd Fatah A.F., Rosli A.Z., Mohamad A.A. et al. // Energies. 2022. V. 15. № 14. P. 5188. https://doi.org/10.3390/en15145188
  15. Bonomo M. // J. Nanoparticle Res. 2018. V. 20. № 8. P. 222. https://doi.org/10.1007/s11051-018-4327-y
  16. Nie C., Zeng W., Jing X. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2018. V. 29. № 9. P. 7480. https://doi.org/10.1007/s10854-018-8739-3
  17. Qi X., Zheng W., Li X. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. P. 33241. https://doi.org/10.1038/srep33241
  18. Yan X., Tong X., Wang J. et al. // Mater. Lett. 2014. V. 136. P. 74. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.07.183
  19. Pang H., Lu Q., Li Y. et al. // Chem. Commun. 2009. № 48. P. 7542. https://doi.org/10.1039/b914898a
  20. Sun W., Xiao L., Wu X. // J. Alloys Compd. 2019. V. 772. P. 465. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.09.185
  21. Hou G., Du Y., Cheng B. et al. // ACS Appl. Nano Mater. 2018. V. 1. № 11. P. 5981. https://doi.org/10.1021/acsanm.8b01398
  22. Tong G., Hu Q., Wu W. et al. // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. № 34. P. 17494. https://doi.org/10.1039/c2jm31790g
  23. Yang Z.K., Song L.X., Xu R.R. et al. // CrystEngComm. 2014. V. 16. № 38. P. 9083. https://doi.org/10.1039/C4CE00998C
  24. Liu C., Li C., Ahmed K. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. P. 29183. https://doi.org/10.1038/srep29183
  25. Pang H., Lu Q., Zhang Y. et al. // Nanoscale. 2010. V. 2. № 6. P. 920. https://doi.org/10.1039/c0nr00027b
  26. Kavitha T., Yuvaraj H. // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. № 39. P. 15686. https://doi.org/10.1039/c1jm13278d
  27. Bhosale M.A., Bhanage B.M. // Adv. Powder Technol. 2015. V. 26. № 2. P. 422. https://doi.org/10.1016/j.apt.2014.11.015
  28. Zhu Y., Cao C., Tao S. et al. // Sci. Rep. 2014. V. 4. № 1. P. 5787. https://doi.org/10.1038/srep05787
  29. Nakate U.T., Lee G.H., Ahmad R. et al. // Ceram. Int. 2018. V. 44. № 13. P. 15721. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.05.246
  30. Taşköprü T., Zor M., Turan E. // Mater. Res. Bull. 2015. V. 70. P. 633. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2015.05.032
  31. Bose P., Ghosh S., Basak S. et al. // J. Asian Ceram. Soc. 2016. V. 4. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jascer.2016.01.006
  32. Wu J., Yin W.-J., Liu W.-W. et al. // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. № 28. P. 10940. https://doi.org/10.1039/C6TA03137D
  33. Kumar V.M., Polaki S.R., Krishnan R. et al. // J. Alloys Compd. 2023. V. 931. P. 167420. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167420
  34. Tu R., Leng K., Song C. et al. // RSC Adv. 2023. V. 13. № 28. P. 19585. https://doi.org/10.1039/D3RA02544F
  35. Lin J., Jia H., Liang H. et al. // Adv. Sci. 2018. V. 5. № 3. P. 1700687. https://doi.org/10.1002/advs.201700687
  36. Lin L., Liu T., Miao B. et al. // Mater. Lett. 2013. V. 102–103. P. 43. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2013.03.103
  37. Xiao H., Yao S., Liu H. et al. // Prog. Nat. Sci. Mater. Int. 2016. V. 26. № 3. P. 271. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2016.05.007
  38. Simonenko T.L., Bocharova V.A., Gorobtsov P.Y. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. № 9. P. 1292. https://doi.org/10.1134/S0036023620090193
  39. Simonenko T.L., Bocharova V.A., Simonenko N.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 11. P. 1633. https://doi.org/10.1134/S0036023621110176
  40. Simonenko T.L., Bocharova V.A., Simonenko N.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 12. P. 1779. https://doi.org/10.1134/S0036023621120160
  41. Real S.G., Ortiz M.G., Castro E.B. // J. Solid State Electrochem. 2017. V. 21. № 1. P. 233. https://doi.org/10.1007/s10008-016-3355-8
  42. Veseem M., Umar A.H. // Met. Oxide Nanostructures Their Appl. 2010. P. 1.
  43. Simonenko T.L., Simonenko N.P., Mokrushin A.S. et al. // Chemosensors. 2023. V. 11. № 2. P. 138. https://doi.org/10.3390/chemosensors11020138
  44. Begum S., Muralidharan V., Ahmedbasha C. // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 3. P. 1548. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2008.11.074
  45. Abitkar S.B., Dhas S.D., Jadhav N.P. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2021. V. 32. № 7. P. 8657. https://doi.org/10.1007/s10854-021-05529-x
  46. Dudorova D.A., Simonenko T.L., Simonenko N.P. et al. // Molecules 2023. V. 28. № 6. P. 2515. https://doi.org/10.3390/molecules28062515
  47. He W., Li X., An S. et al. // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 10838. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47120-9
  48. Zhang J.T., Liu S., Pan G.L. et al. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. № 5. P. 1524. https://doi.org/10.1039/C3TA13578K
  49. Mokrushin A.S., Simonenko T.L., Simonenko N.P. et al. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 578. P. 151984. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151984

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (259KB)
Indexing metadata
3.

Download (238KB)
Indexing metadata
4.

Download (412KB)
Indexing metadata
5.

Download (4MB)
Indexing metadata
6.

Download (5MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Т.Л. Симоненко, Д.А. Дудорова, Н.П. Симоненко, Е.П. Симоненко, Н.Т. Кузнецов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».