ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОХРОМНЫХ ПЛЕНОК WO3 ПРИ КАТОДНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОДА
Аннотация
В статье получены электрохромные пленки WO3 из 25, 100 и 200 мМоль раствора пероксивольфрамовой кислоты (ПВК). Представлена хроноамперограмма катодного восстановления оксида вольфрама (WO3) через стадии образования адсорбированной на поверхности ITO-электрода пленки-прекурсора и ее последующем стадийным восстановлением до WO3 и побочным образованием растворимых продуктов реакции. Выход по веществу пленки WO3 на ITO-стекло находился в пределах 50%, что обусловлено параллельным протеканием побочных процессов, связанных с выделением водорода и восстановления вольфрамокоплексов, которые находились в растворе осаждения (схема восстановления WO3). При этом учитывалось, что конечным продуктом являлись тонкие пленки WO3. Исследованы особенности синтеза пероксивольфрамовой кислоты. Показано, что реакция растворения W в 37% H2O2 протекает экзотермически. При этом температура реакции достигала 96 °С в течение нескольких секунд, а ее спад изменялся по экспоненциальной зависимости с образованием продуктов реакции. Получена зависимость величины предельного тока от квадратного корня. Представленная графическая зависимость характеризуется линейностью, при этом начало прямой не совпадает с началом координат. Процесс интеркаляции-деинтеркаляции протонов (H+) (катодные-анодные ветви ЦВА) являлся следствием структурных и обратимых изменений в результате интеркалирования H+. Полученные электрохимическим (катодным) осаждением пленки WO3 могут быть рекомендованы в качестве электродного материала для электрохромромных устройств (катод) и материала для электрохимических датчиков. Также перспективным направлением является разработка анода с широкой запрещенной зоной проводимости на основе WO3 для устройств фотовольтаики, которые являются энергоэффективными системами генерации водорода.
Литература
Mineo G., Bruno L., Bruno E., Mirabella S. Nanomaterials. 2023. 13. 1071. DOI: 10.3390/nano13061071.
Shchegolkov A.V., Tugolukov E.N., Shchegolkov A.V. Advanced Materials & Technologies. 2020. V. 18. N 2. P. 66-73. DOI: 10.17277/amt.2020.02.pp.066-073.
Dong C., Zhao R., Yao L., Ran Y., Zhang Xu, Wang Y. Journal of Alloys and Compounds. 2020. V. P. 153-194
Boateng E., Thind S.S., Chen S., Chen A. Electrochem. Sci. Adv. 2021. P. 1-21
Guo J., Liang Yi, Zhang S., Ma D., Yang T., Zhang Wu, Li H., Cao S., Zou B. Green Energy and Resources. 2023. V. 2. N 5. P. 100007. DOI: 10.1002/elsa.202100146.
Cheng W., Moreno-Gonzalez M., Hu Ke, Krzyszkowski C., Dvorak D.J., Weekes D.M., Tam B., Berlinguette C.P. iScience. 2018. 10. P. 80-86.
Zhang M., Yang C., Zhang Z., Tian W., Hui B., Zhang J., Zhang K. Advances in Colloid and Interface Science. 2021. P. 102596.
Pehlivan I.B., Atak G., Niklasson G.A., Stolt L., Edoff M., Edvinsson T. Nano Energy. 2021. 81. P. 105620.
Zhang J.-G., Benson D.K., Tracy C.E., Deb S.K., Czanderna A.W., Bechinger C. 190 th Electrochemical Society Meeting. 1996. P. 1-19.
Park S.-Ik, Quan Y.-J., Kim Se-H., Kim H., Kim S., Chun D.-M., Lee C.S., Taya M., Chu W.-S., Ahn S.-H. International Journal of precision engineering and manufacturing-green technology. 2016. V. 3. N 4. P. 397-421.
Granqvist C.G. Elsevier Science, Amsterdam. 1995. P. 650.
Zou Y.S., Zhang Y.C., Wang H.P., Gu L., Dong Y.H., Dou K., Song X.F., Zeng H.B. Journal of Alloys and Compounds. 2014. 583. P. 465-470.
Polyakov B., Butanovs E., Ogurcovs A., Sarakovskis A., Zubkins M., Bikse L., Gabrusenoks J., Vlassov S., Kuzmin A., Purans J. ACS Omega. 2022. 7. P. 1827-1837.
Judeinstein P., Livage J. Journal of Materials Chemistry. 1991. 4. P. 621-627.
Mineo G., Rffino F., Mirabella S., Bruno E. Nanomaterials. 2020. V. 10. P. 1493.
Mouratis K., Tudose I. V., Romanitan C., Pachiu C., Popescu M., Simistiras G., Couris S., Suchea M.P., Koudoumas E. WO3 Coatings. 2022. 12. P. 545.
Shchegolkov A.V., Jang S.-H., Shchegolkov A.V., Rodionov Y.V., Sukhova A.O., Lipkin M.S. Nanomaterials. 2021. 11(9). P. 2376. DOI: 10.3390/nano11092376.
Ramans G.M., Gabrusenoks J.V., Lusis A.R., Patmalnieks A.A. Journal of Non-Crystalline Solids. 1987. V. 90. N 1-3. P. 637-640.
Diehl R., Btandt G. Acta Cryst. 1978. 34. P. 1105-1111.
Balerna A., Bernieri E., Burrattini E., Kuzmin A., Lusis A., Purans J., Cikmach P. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1991. A308. P. 234-239.
Li X., Li Z., He W., Chen H., Tang X., Chen Y., Chen Yu. Coatings. 2021. 8. 11. P. 959. https://doi.org/10.3390/ coatings11080959.
Poongodi S., Kumar P.S., Mangalaraj D., Ponpandian N., Meena P., Masuda Y., Lee C. Journal of Alloys and Compounds. 2017. V. 719. P. 71-81.
Gugole M., Olsson O., Gupta V.K., Bordes R., Ahlberg E., Martinelli A., Dahlin A. ACS Appl. Opt. Mater. 2023. 1. P. 558-568.
Habazaki H., Hayashi Y., Konno H. Electrochimica Acta. 2002. 47. P. 4181-4188.
Qi C.-X., Tan Z., Feng Z.-H., Yu Li-P. J Mater Sci: Mater Electron. 2014. 25. P. 1553-1558.
Щегольков А.В., Щегольков А.В. Перспективные материалы. 2020. 1. С. 54-63. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-1-54-63. Shchegolkov A.V., Shchegolkov A.V. Perspektivnye Materialy. 2020. 1. P. 54-63 (in Russian).
Meulenkamp E.A. Journal of The Electrochemical Society. 1997. V. 144. N 5. P. 1664-1671.
Shchegolkov A.V., Lipkin M.S., Shchegolkov A.V., Korbova E.V., Lipkina T.V., Lipkin V.M. Inorganic Materials: Applied Research. 2022. V. 13. N 6. P. 1605-1614.
