Nghiên cứu tính chất điện hoá của điện cực dạng oxit kim loại trong môi trường chất điện li và ứng dụng của chúng : Luận án TS. Hóa học : 62 34 31 01

DANH MUC BANG Bang 1.1 Càc thóng so mgng tinh thè cùa fi-NifOH: Bang 3.1 Nhiét dò phàn hùy cùa càc màu niken hidroxit Bang 3.2 Sir phu thuóc cua hiéu suàt qua trinh dién phàn diéu che

TRUONG DAI HOC KHOA HOC TU' NHIÉN

* * * * *

N G U V E N T H I C À M HA

NGHIEN CUU TINH CHAT DIÈN HÓA CÙA DIÉN

c u t DANG OXIT KIM LOAI TRONG MÒI TRUÒNG

• • •

CHAT DIÉN LI VA UNG DUNG CÙA CHUNG

Chuyèn ngành: Hóa ly thiiyct \à Hóa ly

Ma so: 62443101

LUÀN AN TIÉN SI HOA HOC

NGl'ÒI Ill'ÓNCJ DAN kllOA HOC

1 IH.S.TSTrjnh Xiiàn Scn

2 GS.TS LèQiióc Hùrig

UÀ NOI- :()07

Lai càm an

775/ xin duac giịnh ninrng lĩ/i cani on sciu sàc nhàt cita niinh giri lĩri PGS.TS Trinh Xitàn Sén va GS.TS Le Qiiĩc Hitng, nhCrng ngirĩ/i Tliàv dà trirc tiép hiràng dàn fai hón thành cĩng trinh ngìiién ciru nịy

Tĩi xin chàn thành cam on sir giitp dà to làn ve mot kitih phi tir Nguĩn kiniì pili dito tao nghién cxru sinh Dir an Dào tao Nguĩn nlidn li/c tài ndng cita Dai lioc Qiiĩc già Ha Nĩi, Triimig Dai hoc Khoa hoc Tir nhién cac De tài nghién ciru khoa htjc Tir nhién (TN 03- 13) va Dai hoc Quàc già (QT 05-17}

Tĩi xin hciv lo hmg biél an cua ininli tài tot ca cdc Thày (\K hgn dĩng nglìiép cita Bĩ man Hĩa ly cùng nlur Khoa Hĩa hoc Trircxng Dai hoc Khoa hoc Tir nhién, DIIQG Uà Nĩi va Phĩng Ung dijng Tin hoc Vién Hcki hoc, l icn Khoa hoc va Cĩng nghé Vie! Nain dà luĩn dĩng vién va tao diéu kién gii'tp dà tĩi trnng qua trìnlì nghién ci'rit

Cuoi citng, tĩi xin gui lai cani ov tài già ditih, sir dĩng vién cua tdt ca ngirài thàn Irong già dình là dĩng lire tinti ihdn quan trong gii'tp lai hoan thành lugn àn này

Ha \(')i, thdinj, 5 nani 2007

Tàc già

X^iuvén Thi Cam Ha

LOI CAM DOAN

Tòi xin cam doan day là còng trinh nghién ciju cua riéng tòi Hàu hét cac so liéu, két qua néu trong luan àn dugc trich dàn lai tir càc bài bào dà va sàp dugc xuàt bàn cùa tòi va nhóm nghién ciiu Càc so liéu, két qua này là trung thirc va chua dugc còng bò trong bàt ky còng trinh nào khàc

MUC LUC

Trang Càc ky hieu viét tàt

Danh muc càc hình

Danh muc càc bang

MODÀU ^, Chu'O'ng I TÓNC; QUAN Q5

l.lNìken hidroxit Q^

1.1.1 Giói thiéu Q^

1.2.2 Dién cu'c acqui niken hidroxit 07

1-2 Oxit nikcn hop nuóc 09

1.2.1 /^Ni{0H)2 no

1.2.2 6r-Ni(OH)2 12

1.2.3 //-NiOOH 14

1.2.4 ;^Ni0011 16

1.3 Phàn iVng (tien hóa hoc 16

1.3.1 Phan ùng tòng còng va nhiet dòng hoc cua càp

Ni(OH)yNiOOH 16 1.3.2 Ban chat cua phan LÌiig Ni(OH)2/NiOOH 18

1.3.3 Dòng hgc ciìa phan ùng dién circ Ni(OH): trong

mòi tru'òng kiém 20

1.4 Mot so yen tò ành huòng cfén tinh chat cìien hóa cua dién

Clic o\il niken Irong mòi truóng kiém 23

1.4.1 Khu\ét tàt cau trùc 23

1.4.2 Chat phu già 25

1.4.3 I làm lugng nu*óc trong thành phàn 26

1.4.4 Kich ihuoc hai 26

1.5 Acqui niken 27

1.5.1 Acqui nikcn cadimi 27

1.5.2 Acqui niken metal hidrit 30

1.6 Tinh hinh nghién cùu che tao vat lieu dien cuc Ni(OH)2 trong

va ngoàì nude 33 Chuong 2 CÀC PHUONG PHÀP NGHIÉN CÙU 36

2.1 Càc phucng phàp nghién cùu dién hóa 36

2.1.1 Phuong phàp quét thè vòng ( cyclic voltammetry) 36

2.1.2 Phóng nap bang dòng khòng dòi 38

2.2 Phuong phàp Phàn tich nhiet 39

2.3 Phuong phàp nhiéu xa Ronghen ( X-ray diffraction) 42

2.4 Kinh hién vi dién tu quét (SEM) 43

2.5 Phuong phàp quang phó hòng ngoai (IR) 45

C h u o n g 3 NGHIÉN CUU CHE TAO NIKEN HIDROXIT, KHÀO SÀT CÀU TRUC

VA TINH CHAT DIÉN HÓA CÙA VÀT LIEU TRONC; MÒI TRI ( ) \ ( ; KIÉM 46

3.2.2 Anlì hu'ò'nc cua anion tronu muòi nikcn tói càu trùc 48

3.2.3 Anh hiro'ng cùa anion trong muòi niken tói dò ben nhiet 50

3.2.4 Ành huang cua anion trong muòi niken toi boat tinh 5 1

33 Phirong phàp dién phàn ^2

3.3.1 Che tao niken hidroxit bang phuong phap dién phàn 52

3.3.2 Anh hu'ong cua mot so yéu tò tói hieu suàt cua qua trinh

3.4.2 So sành boat tinh dién hóa cùa vàt liéu diéu che dugc 59

Nhan xét chirang 3 64

C h u o n g 4 NGHIÉN CUU NÀNG CAO CHAT LLONG SAN PHÀM NIKEN

HIDROXIT DIÉU CHE THEO PHU^ONG PHÀP KIÉM 66

4.1 Nghién cùu tàc dóng cùa chat thém Co^^, Al^^ va Zn^^ 66

4.1.1 Khào sàt càu trùc san phàm 67

4.1.2 Dành già dò ben càu trùc cua vàt liéu 70

4.1.3 Tinh chat dién hóa 72

4.1.4 Tàc dòng cua chat cho thém tói dung lugng phóng dién

cùa vàt liéu 74 4.2 Nghién cùu tàc dong cùa s i r t h ù y nhiet Ni(OH)2 76

4.2.1 Anh hu'ong tói càu trùc 76

4.2.2 Anh lurong cua nhiet dò xu ly tói dò ben nhiét cua vàt

lieuNi(OH)2 77 4.2.3 Anh hu'óng cùa nhiet dò xu ly thuy nhiet tói boat tinh

dién hóa cua vàt liéu 78 Nhan xét c h u o n g 4 81

C h u o n g 5 NGHIÉN CÙU MOT SO \ EU TÒ AMI IIUONG DEN

TINI! CHAT DIÉN HÒA CUA DIÉN CIC NIKEN HUÒNC; CHE TAO

CVC DUON(; TRONG AC QUI KIÉM 83

5.1 Mot so veu tó ành huong den tinh chat dién hóa cua dién cuc nikcn 83

5.1.1 Anh huonu cua nònu dò dunu dich dién li KOH 83

5.1.2 Anh h u a n u c u a ion Li' tronu thành phàn dune dich 8::^

5.1.3 Anh hu'ong cua \'at liéu nén 86

5.1.4 Danh già kha nàng trao dòi electron cua cac Ioai dien

Clic niken phu trén ncu dàn dien khac nhau dòi \ ó i

he oxi hóa khu' ferro-ferri c\anua 87

S l.S Anh hiroim cua dò dà\ lop ma niken trèn nén graphit

dòn SU' hinh ihanli cua mang NiOOl 1 88

5.2 Tinh chat dién hóa cùa dién cuc bién tinh Ni/C 89

5.2.1 Tinh chat dién hóa cùa he oxi hóa khù Ni'^'/Ni^* trén

nén graphit xóp OQ 5.2.1.1 Che tao dién cuc graphit xóp g9

5.2.1.2 Tinh chat dién hóa cua dién CLTC Ni-'/Ni'^* trén nén

graphit xóp trong mói truòng kiém 91 5.2.2 Mot so yéu tó ành huang dén tinh chat dién hóa cua

dién CLTC Ni/C ma hóa hoc 93 5.2.2.1 Che tao lóp phiì hóa hoc trén nén graphit xop 93

5.2.2.2 Anh huong cua thòi gian xu ly graphit dén dang

duòng phàn cuc vòng dién cuc Ni C ma hoà hoc 94 5.2.2.3 Anh huong cua nóng dò dung dich ma hoà hoc

dén hoat dòng cùa dién cuc Ni/C ma hoà hoc 95 5.2.2.4 Anh huong cua su hàp phu ion Ni" 97 5.2.2.5 Anii huong cùa nhiet dò xu ly dién cuc Ni/C dén

kha nàng chuyén hoà Ni~" —^ N i " 98

5.3 Mot so nghién cùu dinh hiiónu ùng duns 09

5.3.1 Khà nàng oxi hóa rugu trén bé màt dién cuc niken

trong mòi triróng KOH QQ 5.3.2 Anh hu'O'ng cua bòt N i C ma hóa hgc tói chat lugng cua

dien cuc bòt ép Ni(OH)2 IO]

Nhan xét chuong 5 102

KÉT LUAN 104 Danh muc càc cóng trinh dà cóng bó 10"^

TÀI LIEI! THAM KHAO 109

PHU LUC 124

CAC KY HIÉU VIÉT TÀT

: l ò c dò quét thè : voh

: Nhiéu xa tia X : Phàn tich nhiet lugng quét : Phàn tich nhiet vi sai

: Dien cuc tiéu chuàn hidro : Chat oxi hóa

: Chat khu : Dien cuc Calomen bào bòa : Anh hién \'i dien tu' quét : Phàn tich nhiét tromi luonii

DANH MUC HINH

Hinh 1.1 Gian do Bode

Hinh 1.2 Mgt cài cita dién cuc boi niken

Hinh 1.3 Cdu trite mgng tinh thè P niken hidroxit

Hình 1.4 Md hinh trai tir sàp xép cdc lóp trong mgng tinh thè NifOH): Hinh 1.5 Hinh anh su khuéch tàn proton trong dién cuc niken hidroxit Hinh 1.6 Biéu dò Pourbaix dov gidn

Hinh 1.7 Gian dò mgt cài cua dién cuc niken hidroxit

Hinh 1.8 Khuvét tdt cdu trùc

Hinh 1.9 Gian dò nhiéu xg tia Xcùa (a) P va (b) P^c niken hidroxit

Hinh 1.10 Mó hinh phàn irng dién hóa xay ra trong de qui Si Cd

Hinh 1.11 Diràng congphóng dién cùa dién cuc

Hinh 1.12 So'dò phan irng dién hóa trong acqui Ni-\III

Hinh 1.13 Duòng cong phóng dién cua acqui Ni-MII va àcc/ui \i-Cd

Hinh 2.1 Dirdvg cong cyclic von-ampe

Hinh 2.2 Diràng cong phóng ngp cua dién cuc niken hidroxit

Hình 2.3 Nguvén Iv cdu tao thiét hi nhan gian dò Rovghen

Hình 2.4 Sadd nguyén ly kinh hién vi dién tin/uct

Hinh 3.1 Gian dà nhiéu xg tia X màu NiiOlh: emioni

Hinh 3.2 Gian dò nhieu xg tia Xcdc mdu: (a)- M2: ibi- M3:(cì- M4 Hinh 3.3 Phd hòng ngogì cdc mdu Ni(OHj: (a/-M2 <ìv- A/i, (cj- M4 Hình 3.4 Diróvgphàn tich n/iiét DSC cua càc mdu \i(()H)2

Hinh }.5 Diróvg phàn circ vòng cac màu NifOH): diéu che duoc tu càc

mudi niken khàc nhau: (Ih A/2 (2y- A/-V (3)- M3

Hinh 3.6 Duóvgphàn cuc vòng càc màu niken hidroxit dien phàn a cac

nhiét dò (l)'2fC: (2)-3fC (3ì-4ifC: (4h?(Ì'C: i>i-6à'C

Hình 3.7 Duóvgphàn cuc vòng dién cuc NifOlh: dién phàn sau khi quet

(lj-5; (2J-I0: (3)'L\- (4)-20: (5)-25 vimg

Hình 3.8 Diràng nhiéu xg tia X màu NifOH) i dién phàn

Hinh 3.9 Anh SEM màu NifOHjj dién phàn

Hinh 3.10 Phó hòng ngogi càc màu NifOHjj (a)-Ml; (b)- M2; (c)- M3

Hình 3.11 Diràng phàn cuc vòng càc màu niken hidroxit trong mói truÒJig

KOH IM: (I)- M3;(2j- MI: (3)- M5

Hinh 3.12 Gian do nhiéu xg tia Xmàu MI sau ngàm kiém

Hinh 3.13 Dirc/ng cong thè phit thuóc thài gian cùa càc dién cuc niken

hidroxit diéu che bang càc phuong phàp: il)- kiètn; (2)- dién phàn: (3)- màu so sành

Hình 3.14 Gian dò nhiéu xg tia Xmàu niken hidroxit sau khi ngàm trong

mói truòvg kiém 6M vói thòi gian io)- I tuàn: ih)- 5 tuàn

Hinh 3.15 Diràtigphàn tich nhiét TG va DSC càc màu sau ngàm kiém

(a)- Ni(OH): dién phàn; (b)- Ni(OH): so sành

Hinh 4.1 Gian dò nhiéu xg tia X càc màu NifOH): co chira hàm luovg Zn

khàc nhau: (l)-IO%mol: (2)-l5%mol: (3)-20%mol;

(4)-25%mol: (5)-0%mol

Hình 4.2 Gian dò nhiéu xg tia X càc màu nikcn hidroxit co chira hàm

lugng Co khàc nhau: (I)- 3'^omohCI): (2)-5%mol( C2): (3)-in%moh C3): (4)- 0%(MI)

Hinh 4.3 Gian dà nhiéu xg tia X càc màu niken hidroxit chira hàm lirqvg

Al khàc nhau: (Ì)'5^/omol (2l- I()%moL (3)- 15"ornai 20%moi (5)-25%mol

(4)-Hinii 4.4 Gian dò nhiéu xg tia Xmàu Z4 sau ngàm

Hinh 4.5 Gian dò nhiéu xg tia X màu A4 sau ngàm

Hinh 4.6 Duóvgphàn cuc vòng càc màu niken hidroxit vài hàm luovg Zn

khàc nhau flI-Ó^omol: (2)- lÓìoiuol :(3t-l5"umol:

(4)-20%mol:(5)-25%mol

Hình 4.7 Cac dudvg phàn circ vdng mau niken hidroxit viri hàm luovg Co

khàc nhau (l)-Ốomol: (2)'3''omol:(3}-Uýnmal:(4}'5"nmol

Hình 4.8 Duàngphàn cuc vòng màu niken hidroxit chira Al vài hàm

hrang khàc nhau (D- 5%mol; (2)- 10%mol: (3)- ISXmol;

(4)- 20%mol; (5)- 25%mol

Hinh 4,9 Duàng cong thè phu thuóc thài gian cùa càc dién cuc niken

hidroxit co chira (l)-5%Co; (2)- 20%Al; (3)- 20%Zn;

Hinh 4.12 Diróvg phàn are vòng màu NifOH): duoc xu ly thuy nhiét tgi:

fI)-Hff^C:f2)- lOff^C: (3)- I20\\ (4)- I4f/'C: <5)- I60"C

Hinh 4.13 Duòng cong thè phu thuóc thòi gian cua càc dién cuc niken

hidroxit (I)- phutrng /)lià/y kiém: (2)- thuy nhiét

Hinh 4.14 Diróvg cong thè phu thuóc thài gian càc dién cuc nikcn hidroxit

(D- 5% Cohan: ( 2)- 2()''onhom: (3)- Thuy nhiet: (4)- 20% kém: (5)- So sành

Hình 5 J Duòng cong phàn ciré anòt dién cuc niken trong mói truòvg

KOH IM: fi)- 2M: (2)- 4M: (3)- 6M

Hinli 5.2 Diróvg phàn cuc vòng càc dién cuc khàc nhau irong dung dich

KOH IM: (0)- Ni tinh khiét: il)- Ni C 2 uni: (2Ì- Ni C 4um: (3)-Ni/C6/.im

Hình S.i Su phu thuóc cua hrang Ni' hàp phu trén graphit xóp vào nóng

dò dung dich Ni(NOd: (cO- Graphit xu- Iv 2(ìh:

(b)- Graphit xu ly 3()h

Hình 5.4 Diróvg phàn cuc vòng cua dién cuc A'/" graphit xóp (mdu 30ìi)

trong mòi truòvg KOH òM: ih- sau Kì vong: (2)- sau / " vòng: f3)- sau 2.'> vòng: (4)- mdu nung o 300 C sau 2? vong quel

Hinh 5.5 Gian dò nhiéu xg tia X dién cuc Ni'ygraphit xóp sau khi nung à

20ffC

Hình 5.6 Duàngphàn cuc vòng cùa dién cuc Ni^^graphit xóp fmàu 30h)

duoc nung tgi càc nhiét dò fi)- ì5ff^C: f2)- 200^^C; f3)- 3f)ff^C

Hinh 5.7 Ducxng phàn cuc vòng càc dién cuc Ni/C mg hóa hoc trén nén

graphit xóp xu ly a càc thòi gian (h- 5h: (2)- lOh: (3)- 24h: f4)-30h

Hình 5.8 Duàngphàn cuc vòng càc dien cuc Ni/C duoc mg hóa hgc a càc

nóng dò khàc nhau:fl)-dién cuc 3: f2)-dién cuc 2: f3)-dién cuc I

Hình 5.9 Anh SEM màu Ni/C mg hóa hgc

Hinh 5.10 Duòng phàn cuc vòng càc dién cuc trong dung dich KOH 6V/

fl)-D2: f2)-Dl: f3)-D3

Hinh 5.11 Diróvg phàn cuc vòng càc dién cuc Ni/C nung tgi càc

nhiét dò: (1)- khòng nung: (2ì- 20(/'C: (3)- 3f)ffC: (4)- 35ff'C: f5)- 400''C

Hinh 5.12 Giati do nhiéu xg tia X màu Ni'C mg hoa hgc sau khi nung

à400\'

Hình 5.13 Diróvg phàn cuc anòt dién cuc Ni trong dung dich KOH 2M viri

càc nóng dò etanol khàc nhau: (Oì-OM: ( h- 0J)3M: (2ì- 0.0\\t: (3)-(llM: (4)-0.2M

Hình 5.14 Diróvg cong thè phu thuóc thài gian cua dien cuc niken hidroxit

vài chat nén dàn dién: ( I)- Ni C ma hóa hoc: (2) - niken bòt

DANH MUC BANG

Bang 1.1 Càc thóng so mgng tinh thè cùa fi-NifOH):

Bang 3.1 Nhiét dò phàn hùy cùa càc màu niken hidroxit

Bang 3.2 Sir phu thuóc cua hiéu suàt qua trinh dién phàn diéu che niken

hidroxtt(H) vào nóng do dung dich NiSOj

Bang 3.3 Su phu thuóc cùa hiéu suàt tgo niken hidroxit vào vàt liéu catòt Bang 3.4 Su phu thuóc cùa hiéu suàt tgo niken hidroxit vào nhiét dò

Bang 3.5 Thành phàn nuóc trong càc màu niken hidroxit

Bang 3.6 Thè oxi hóa (Eo) thè khu fE/J sir khàc nhau giil'a thè oxi hóa va

thè khu, mài dò dóng pie oxi hóa càc logi dién cuc khàc nhau

Bang 4.1 .SV; liéu thu duac tir giàn dò nhiéu xg tia X càc màu

Bang 4.2 Nhiét dò phàn huy cua càc mau niken hidroxit khàc nhau

Bang 5.1 Già tri mgt dò dóng cuc dgi cua càc duòng cong phan cuc

anòt trong càc dung dich NaOH va KOH

Bang 5.2 Anh lurong cua nóng dò ion liti trong dung dich KOH tài già tri

thè va màt dò dòng anòt cuc dgi

Bang S.i Su phu thuóc già tri thè vd màt dò dóng càc dinh pie anòt vd

catòt vào càc vàt liéu nén

Bang 5.4 Màt dò dòng trao dòi in cua càc dién cuc niken trén càc nén khàc

filiali do trong dung dich kali ferro- ferri cyanua

Bang S.?^ Su phu thuóc cua ktidi hrang riéng trung bình cua graphit (gcnr )

tlico thài gian xu Iv trong IDSOj 98% a 60 C

Bang 5.6 Màt dò dóng anòt va catòt tgi càc dinh pie cua càc duàngphàn

ciré vòng dién circ Ni'' /grahit xóp trong dung dich KOH 6 M

Bàn<> 5.7 Sir nhu thuóc iiià tri the vd màt dd dòng vào thài gian xu Iv graphit Banfi 5.') (//(/ tri mài i1ò dòiiii va ihc pie càc cìicn cuc do tron^^^ KO/f '') U Bau" 5.10 Mài dò dòin^ cuc dai cua duòno COIIÌ: plìàn cuc aiìòi dien cuc A /

va Ni/C Ironia mói inrànij, KOH vài càc nóng dò ciano/ khàc ninni

MODÀU

Ngày nay, cùng vói su phàt trién vugt bàc cua khoa hgc ky thuàt, nhu càu ciìa con ngirói ve càc thiét bi hién dai phuc vu cugc song nhu: ótò xe mày, mày tinh xàch tay, mày quay camera, dién thoai di dòng ngày càng phàt trién De phuc vu nhij'ng nhu càu ngày càng cao dòi hoi su ra dòi cua càc thiét bi tich tr& dién nàng ggn, nhe, dung lugng lón, già thành ha khòng gay ò nhiém mòi truòng Trong so càc nguón dién hóa acqui kiém thè hién uu diém vugt tròi do dàp ùng dugc bau hét nhùng \ é u càu trén [102.105] Nhu càu cua thi truòng dòi vói Ioai acqui này rat lón va ngà\ càng tàng \ é hai phuong dien so lugng va chat lugng

Vàt liéu niken hidroxit bay con ggi là oxit niken bop nuóc la dang oxit kim Ioai dugc su dung ròng rài làm vàt lieu boat dòng trong ban cuc duong cùa càc àc qui kiém (Ni I-e N i ' / n Ni/Cd NiH^ va NiMH) tu' hoii mot thè k\ nay [10,66,63) Tinh nàng cua càc àc qui kiém co su dung dién cuc niken chu yéu bi giói ban boi cuc duong co ngbTa là \at liéu niken hidroxit su dung qui dinh dung lugng tich trù trong qua trinh nap \ à dung lugng thoàt ra trong qua

trinh phóng Vice che tao niken hidroxit co tinh nàng cao tra nèn rat phàt tricn

gàn day [ 15.35.4K43J03.104] cùng vói su phàt trién \àt liéu tich trù hidro

va Niken/hidrit kim loai( Ni/MH) Ngoài ung dung cho acqui, niken hidroxit

bay nikcn oxit con dugc su" dung trong pin nh\cn liéu tu dien hóa che tao

dién ciré de tòng hgp dién bòa \ à càc thiét hi dién sàc [ 18,20,21,25,26,32,44,49,56,57,64,89»0]

N^uòi ta dà cbung minb dugc ràng niken hidroxit tòn tai bai dang thu

hinh a va //-Ni(()ll): , khi bi oxi hoa (nap dien) chung chuyén tbanh ;• va

//-NiOOII mot cadi tuong ung |^).14.22| Irong so cac dang tbù binh cua nikcn hidroxit, dang/) dugc su dung ròng rài lam \àt lièu che tao cuc duong cho cac acqui kiem linh thé/>'-Ni(Oll): co càu truc dang hexagonal (sau màt)

vói khoàng càch giùa càc lóp là 4,6 A, khoang càch giùa càc nguyén tir

Ni-Ni là af, = 3,12 A Do co dò ben cao trong mòi truòng kièm dàc nén

y^-Ni(0H)2 thuòng dugc chon làm vàt liéu hoat dòng trang thài phóng dién trong qua trinh che tao dién cuc niken /?-Ni(0H)2 co dò thuàn nghich tot khi dugc tich dién thành ^-NiOOH, co càu trùc lóp gàn gióng vói càc thóng so mang là Co= 4,85À va ao- 2,82À Trong qua trinh nap làu /?-NiOOH chuyén

thành }'-NiOOH vói su mo ròng khoàng càch giùa càc lóp d, = 7A ;'-NiOOH

cùng dugc tao thành vói diéu kién nap qua nap vói toc dò cao bay vói nóng

dò chat dién li cao Su chuyén hóa tu/?-NiOOH -^ ;'-NiOOH kém tbeo su

tàng thè tich, co thè dàn dén làm hong dién cuc \à làm can dung dich dién li

Do dò, su tao thành /-NiOOIl làm hong dién cuc niken giani tuoi thg cua acqui Thém vào dò, gàn day ngu'òi ta dà phàt hién ràng nguyén nhàn cua hieu ùng memory, trong àc qui kiém, co lién quan tói su tao thành ;'-NiOOI I

Danii tbù hinh khàc cùa niken hidroxit là c/-Ni(OH)^ vói kboànu càch

€()= 7,6À uàn uiónii vói r-NiOOH, danu nà\ co the chu\én thành " NiOOll

mot càch thuàn nghich khòng kém tbeo su bién dang co' he)c ha\ su ép buòc

nào Càp ay thè hién dung lugng ly thu\ét cao hon so \ói càp //(Il )/>'( 111 )

Diéu này co thè tinh tbeo thuc té ràng hon 1 electron co thè vàn chuNén (trao

dòi) trén mot nguyén tu Ni trong qua trinh chuxén pha a-y, do trang thài oxi hóa cua cua niken trong ;'-NiOOH cao hon 3.5 \'i \à\ càp ay dugc du tmh

ve màt Iv thu\èt co tinh nìinìi dién hóa \uot tròi khi so sanh \ói càp

P{U)/P(\\\) Tu\ nhién a-Ni(OH): khòng ben nhiét dòng trong mòi truòng

kiém maiih \à chu>én mot càch nhanb chòng thành/)'-Ni(OH): De lam ben

cau trùc ^/-Ni(Oll): su tbay the tùng phan Ni boi Co Fc AL Zn ha\ \ln dà

va danu du'oc imhién cuu Nuhién cuu de co thè tònu bop \a lam ben hoa

a-Ni(011)2 co y nghìa quan trong de co thè su' dung càp (ìxi hoa khu ay

Trén thè giói, viéc nghién cuu nhàm nàng cao chat lugng cùa Ioai vàt liéu này dà va dang dugc rat nhiéu nhà khoa hoc quan tàm nghién cuu [16,41,62,78] Càc nghién cùu chù yéu tàp trung theo hai huóng: nàng cao

dung lugng cùa cap ^(II)/^(III) hoàc làm ben hóa càu trùc dang a cua vàt

liéuNi(0H)2

Ò nuóc ta huóng nghién cùu này con khà mói me hàu nhu chua co mot ca so hay nhóm tàc già nào nghién cùu mot càch chuyén sàu mot vài co

so mói chi nhàp vàt liéu niken hidroxit tu nuóc ngoài de thu nghiém che tao

acqui kiém Vi vày, chùng tói dà lira chgn vàn de N^hìcn cùu tinh chat dien

hóa dia dien cuc danfi oxit kim Ioai tron^ mói truóng; chat dien li va ùn<i dun^ cua chi'in^ làm de tài cua luàn àn vói muc ticu chu yéu là thóng qua càc

két qua nghién cùu tim ra dugc diéu kién thich hgp che tao Ioai vàt liéu Ni(OI 1)2 co tinh nàng cao co khà nàng góp phàn ùng dung cho còng nghé che tao nguón dicMi

Tiép can nhùng nghién cim lién quan trén thè giói chùng tòi buóc dàu

nghién cùu che tao vàt liéu niken hidroxit theo càc phuong phàp khàc nhau, khào sàt tinh chat dién hóa cùa càc vàt liéu che tao dugc trong mòi truòng kiém, nghién cùu mòi quan he giùa diéu kién che tao tòi càu trùc \à linh chat dién hóa cùa vàt liéu tu dò tim dugc diéu kién thich bop de che tao vàt liéu niken hidroxit co tinh nàng tòt Nói dung qua trinh thuc nghiém bao gòm :

• Nghién cùu che tao vàt lieu niken hidroxit khao sàt càu trùc \à tinh

chat dien hóa cùa vàt liéu trong mòi truòng kiém

• Nghién cùu nàng cao chat lugng san phàm niken hidroxit diéu che theo phuong phàp kiém

• Nghién cùu mot so yéu tò anh huòng dén tinh chat dién hóa cùa dien Clic niken lurónu uim diinu ironu acqui kiem

Diem ma'! cùa luàn àn

•

- Bang phuong phàp dién hóa dà che tao dugc vàt liéu niken hidroxit co tinh nàng cao va khao sàt dugc su chuyén hóa càu trùc cùng vói su thay dòi tinh chat dién hóa cùa chùng khi làm viéc trong mòi truòng kièm Nhùng két qua nghién cùu cho phép tim ra phuong phàp che tao vàt liéu niken hidroxit don gian va co thè àp dung de che tao dién cuc duong cho càc acqui kiém co chat lugng cao

- Dà nghién cùu su ành huóng cùa mot so yéu tó nhu; nhiét dò, su co

mat cùa càc chat phu già C o ' ^ Zn'* AV\ dén qua trinh che tao vàt

liéu niken hidroxit va khàng dinh ràng: co thè su dung plurong phàp kiém de che tao niken hidroxit co chat lugng tòt vói ky thuàt don gian, già thành thàp thóng qua xu ly thu\ nhiét hoàc thém chat phu già ó

danii dònìi két tua

- Bang phuong phàp bién tinh bòt graphit \ói sir co mat cua niken kich thuó"c nlìo hoàc cua ion Ni"* trong lo xóp cua graphit dà lam làng kha nàng chuyèn hóa cua Ni" thành Ni^^ trong mòi truòng kiém Két qua nà\' co y nghìa thuc té trong \iec nghién cùu che tao dién cuc niken hidroxit co boat tinh dien hóa cao phuc \ u cho \ ice che tao acqui kiém

co chat lugng tòt

- Két hgp phuo'ng phàp do nhiéu xa tia X chup anh hién \ i dién tu quet

Sl'M, phàn tich nhiét TG DSC de xac dinh càu trùc \ à phép do dien

hóa xàc dinh tinh chat dien hóa dà tim duoc nìòi quan he giùa diéu kién

che tao, su thay dòi càu trùc ùng vói su tha\ dòi boat tinh dien hóa cua vat liéu

Y nghìa k h o a hgc \ à t h u c tién cna hiari àn

Ràng phuong phap thuv nghicm luàn an dà xà\ dung dugc IÌÌÒÌ lién he

tu phucrng phap long hgp dcn càu truc linh the \a tinh chat dicn hoa cua \at

liéu niken hidroxit Càc két qua nghién cuu cho phép tòng hgp dugc vàt liéu niken hidroxit co hoat tinh tòt bang nhùng ky thuàt don gian de trién khai Dòi tugng nghién cùu cùa luàn àn là su két hgp giùa phuong phàp tòng hgp

va vàt liéu co kha nàng ùng dung trong thuc té Két qua nghién cuu cua luàn

àn nhin chung co y nghTa két hgp giùa nghién cùu co ban va nghién cuu còng nghé Màt khàc vàt liéu nghién cùu là Ioai vàt liéu co nhieu kha nànu ùns dung trong thuc tè, cu thè trong càc ITnh vuc che tao nguón dién xùc tàc cho càc qua trinh tòng hgp càc hgp chat hùu co, che tao thiét bi dién sàc

Bo Clic d i a luàn à n :

Phùn tiw dilli giói thiéu ly do chgn de tài, dòi tugng, muc dich va y nghTa

khoa hgc cua luàn àn

Phùn tòng t/itan cùa luàn àn bao gòm 2 chuong

Chuonu 1 trinh bàv nhùnu vàn de ve oxit niken neàm nuóc (hidroxit niken): càu trùc tinh thè phan ùng dién hóa càc \éu tò anh huong dén boat tinh dién hóa va ùng dung cua vàt liéu nikcn hidroxit trong acqui

Clurong 2 gió*i thiéu càc ky thuàt thuc nghicm plurong phàp \a thicl bi

duo"c su dunu do dac Ironu qua trinh imbién cùu

Phùn het tuta va thao luan bao gòm 3 chuong

Chuong 3 là càc két qua nghién cùu anh huòng cùa càc phuo'ng phàp che tao (amoni, kièm, dién phàn) dén càu truc \a tinh chat dién hoa cua \àt liéu niken hidroxit

Chuong 4 là càc két qua nghién cùu nàng cao chat lugng san phàm niken hidroxit diéu che theo phuong phàp kiém bang càch su dung chat cho thém hoac xù ly thu\' nhiet két tua niken hidroxit

duroim 5 là càc két qua nuhién cuu mot so \éu tò anh huonLi dén tinh chat dién hóa cua dién cuc niken huóng che tao cuc duong cho acqui kiém

Phùn kct lutjn trinh bay càc két qua chinh cua luàn àn

CAC két qua chù \éu cua luàn àn dà duoc còwi bò trong 6 bai bao dàng Ircn

càc tap chi va 3 còng trinh dugc trinh ba> tai cac bòi nghi chu\én nganh

Ban chat cua càc phan ùng xay ra tai dien cuc niken hidroxit rat phùc tap Bang càc ky thuàt nghién cùu quang phó, càu trùc va dién hóa nguò'i ta dà chùng minb ràng cà hai loai vàt liéu khòng tich dién (Ni(OIi)2) va tich dién (NiOCJII) dèu co thè tòn tai duói hai dang càu trùc [22.29.40] Mot dang cua Ni(OIl); du'gc ggi là //-Ni(OH)2, là dang khan va co càu trùc giòng Mg(C)H)2 brucite phàn lóp [59,85,92,96] Dang kia a-Ni(OIl)2 là dang hidiat co cliùa nuóc xen kè giùa càc lóp dang brucite [77.101.105

Su oxi hóa /?-Ni(0H)2 trong qua trinh nap tao thành /?-NiOOH va oxi hóa a-Ni(0H)2 tao thành ;K-NÌOOH [30,33,59] Phóng dién y?-NiOOH tao ra /?-Ni(OH)2 va phóng dién /-NiOOH tao thành a-NKOH): [8.9.11.13.14]

Trong qua trinh phóng dién a-N'ì{OH)i co thè mat nuóc va tài két tinh trona

mòi truòng kiém nóng dò cao de tao thành /?-Ni(OH)2 [14, 47,61]

Bode va càc cóng su [12] cùng phàt hién ràng /?-NiOOH co thè chuyén thành /-NiOOH khi dién cuc bi qua nap hoac nap dien vói cuòng dò dòng lón (xeni hinh 1.1)

Càc còng trinh nghién cùu sau này [ 11,98,99,102] dèu thóng nhat vói càc

két luàn trén I lai so dò phàn ùng thuòng qui ve chu ky /?//? va a/y

/ 1.2 Dien cuc acijuì nikcn hidroxit

Su chuyén hóa thuàn nghich giùa (O'-NiCOH): va /-NiOOH co Igi ich cao han so vói cap /?-Ni(0H)2 va /?-NiOOH Tbù nhàt ùng suàt nói giàm dànii kè vi ^-Ni(OH)-> va v-NiOOH co càc bàne so man<! tuonLi duon^ nhau Tiép theo, càp a-Ni(OH)2//-NiOOH co dung lugng trao dòi electron riéng lón han so vai cap /?(II) y9(lll) cu thè cap /?(II)/?(I11) cho già tri dung lugng là 0,8 e con dung lugng tuong duo'ng cua càp a / l à 1.2 e 112.65.96.86] Nhung a-Ni(OH): khòng ben \à bi chuyén nhanb chong thành y(?-Ni(OHj: trong mòi

truò'nu kièm maiih Do dò, dién cuc acqui niken hidroxit tbònii tbuò'ns duoc thiét kè dira trèn chu ky pp

Dò dan dién cùa /?-NiOOH lón gap 5 lan so \ói Xi(OH): [12] vi vày khòim co ui can tro' troni: uua trinh nap dién cuc \ì danu NiOOH dugc tao thành làm tàng dò dan dien cua \àt liéu hoat dòng Tu\ nhicn trong qua trinh phóng dién \àt liéu tich dien co thè hi càch bict trong chat nèn co dièn tra cua san phàm phóng dièn va khòng thè phóng dièn mot càch hoàn toan

Theo thòi gian, mot so mau dién cuc dà dugc su dung bao gòm su hgp nhàt cua càc vàt liéu hoat dóng trong càc tàm mòng trong càc òng kim loai co due lo ban niken thiéu két, dién cuc bòt ép lién két boi chat deo vói graphit dóng vai tró làm chat dàn dién, bgt niken va thàm sgi niken [38 70 107]

i ^ ^ , s.:^' .- , r V f

Ni kim ioai (Boi)

Vài lieu IKKU dòn:

Ni(0H)2

Nhùng còng trinh nghién cùu gàn dà\ dua trén \ ice su dung bgt Niken

va tham sgi niken de che tao dién cuc nikcn hidroxit (xem hinh 1.2)

Sgi niken, sgi sàt ma niken [39] ha> sgi graphit ma niken dugc ira chuong \ ì chùng co lo nho ho'n (xàp xi 50 ).im) Gàn dà_\ nhàt tham sgi dugc cài thicn co thè dat trang thài xóp co" 95'\) nbe hon nhiéu so \ói dang niken thiéu két (co trang thài xóp 80 90*^0) Phuong phap thich bop dira niken

hidroxit vào tham sgi là o dang ho nhàiv con dugc goi là "phuong phàp tàm huyén phù\ Sir phàt trién dang ké dal duoc khi cho thcrn ion Co~ MÌO trong

ho nlìào [9,58,76J I IJ Su cai thien nà\ dugc giai thich tbeo co che sau:

8

Trong mói truòng kiém, CoO bi tan ra thành ion coban Càc ion này két tua xuòng cùng NiCOH)., mot it tao thành y^-Co(OH)2 khòng bòa tan Trong qua trinh nap, /?-Co(OH)2 bi oxi hóa tao thành /?-CoOOH vói dò dan dién cao han, san phàm này khòng bi khù trong qua trinh phóng dién sau dò /?-CoOOH dugc tao thành cung càp su tiép xùc giùa càc hat va truyèn dan electron vói vat liéu boat dóng

Màt dò dung lugng cua dién cuc tàng dàng kè khi su dung /?-Ni(OH)2

co cùng co hat, kich thuóc lo nhó va kbòi lugng riéng cao (1.9 dén 2,0 g'Cm') [93,94j San phàm /?-Ni(OH)2 thóng thuòng gòm nhùng hat khòng dòng dèu vói 30% thè tich lo tròng ben trong, kich tbuó'c lo ròng va khòi lugng riéng khoang 1,6 g/cm Vói loai vàt liéu mói co thè tàn^ hàm luonu hoat chat thém 20%, Su dung loai vàt liéu này co thè cho dien cuc \ói màt dò dung lirong vuot tròi là 550 mAh/cnr Tronu khi dò, tàm thiéu két tiéu chuàn co màt dò dung lirgng khoang 400 inAh/cm' [12]

Vàn de chinh dat ra dòi vói dién cuc lién két ho nhào vói tham sgi là su

truòng no cua dién cuc trong qua trinh tuàn hoan Diéu nà\ là do su tao tbanh

pha ^NiOOH gay ra [22,72,80] Su hình thành pha ;/-NiOOH gay nèn su chia nhó vàt liéu boat dòng, tàng thè tich lo xóp co thè dàn dén làm hong dién cuc

va can dung dich dién li do dò làm giam tuoi thg cua acqui [33] Thém vào

dò, iiàn dà\' nmròi ta dà nchièn cùu duoc rane neu\én nhàn cua biéu ùng mcmor_\ trong càc ncqui kièm co lièn quan tói sir tao thành pha NiOGH De han che dièu nà>, mot so phu già nhu Co Cd Zn [16.17.42.51] dà dugc su dung trong qua trinh che tao dién cuc nikcn Khi su dung /?-Ni(OH): co chùa

7% Cd ha\' 7n dong kct tua cùng làm tàng dang kè dièn tich nap cua dièn cuc

à nhiét dò cao (lón hon 45"C) Kcm thich hgp hon cadimi khi lam phu già \ i

nò it dòc hon

1.2 Oxit niken hap nuóc

1.2.1 p-Ni(0H)2

Cho dén nay, dà co mot so phuong phàp dièu che vat liéu y^-Ni(0H)2 co càu trùc tinh thè gióng vói vàt liéu boat dòng trong dién cuc duong cùa acqui kièm dugc còng bò [7,12] Mot trong nhùng phuong phàp dò là két tua hidroxit a 100"C tu dung dich niken nitrat khi thém dung dich KOH De phàt

va xù" ly thùy nhiét a 200 C

Nr-Hình 1.3 càu Irne mang linh thè fi niken hidroxil

Phuong phàp khàc là kct tua hidroxit bang càch nho tu tu dung dich Ni(NO;b 3 moli vào dung dich KOH nóng 90"C vói toc dò khòng dòi Kèt

tua dugc rua sach sà> klìò Ni(Oll): sau ilo dugc hoa tan \ao MI4OII S \1 tao thành dung dich màu xanh Ni(NH.,)„(OH): sau dò óuac chuyén sang bình lam

IO

khò co chùa H2SO4 dàc va giù ó dò vài ngày, NH3 dugc lay dàn bòi H2SO4,

san phàm tao thành là càc vày y^-Ni(0H)2

Càc nghién cùu nhiéu xa natron va tia X [19,66,74,81] chi ra ràng

/?-Ni(OH)2 co càu trùc hexagonal (brucite) Càu trùc loai c^ dòng hinh vói càc

hidroxit kim loai hóa tri 2 nhu Ca, Mg, Fé, Co va Cd Càu trùc này dugc chi

ra ó hinh 1.3

Mang tinh thè dugc càu trùc bòi su chòng dòng cùa càc lóp NiO thè bàt

dién Vài ca niken dèu o mat pbàng (0001 j va dugc bao quanh bai sàu nhóm

hidroxyl, làn lugt phàn bò o* trén va duói màt pbàng (0001 ) Tga dò phàn so

dòi vói Ni là 0, 0, 0; dòi vói oxi là 1/3, 2/3, r va 2G, 13, z Càc thóng so tinh

thè hgc cùa /?- Ni(()H)2 co càu trùc tinh thè hoàn bao dugc chi ra ó bang 1.1

Dò dai lièn kèt

0 - 1 1 0.973

r

DÒ dai lièn kèt

N i - N i 3.126

Do su phàn tàn bàt thuòng cùa H nèn su két tua NKGH): khòng thè tinh

khiét Càc kèt qua nghién cùu cho thà\ \àt lièu kèt tua dugc khac \ói vàt liéu

co càu truc linh thè hoàn hao Kich ihuoc ò mang co so là a,i = 3.1 19 \à

Co= 4.686 A \à lièn kèn O-H là 1.08 A Sir khac nhau giùa càu truc tmh ihè

hoàn hao \à kèt tua thu dugc theo càc phuong phàp trèn là rat quan trgng \i

vàt licni co cau trùc tinh thè hoàn hao khòng hoat dòng dicMi hóa

Sir khàc nhau \c kha nàng hoat dòng dièn hoa giùa càc loai \àt lieu

dugc qui cho càu truc khièm khu>èt tich lù> do OH co nóng dò cao trèn bè

màt trong càc vàt lièu co dièn tich bè màt lón Dièu nà\ co lièn quan tói lugng

nuóc hàp phu, dugc chi ra bòi dai hàp phu hòng ngoai ó 1630 cm"' (hién tugng này khòng quan sàt thày vói vàt liéu co càu trùc tinh thè hoàn bào) Phó hòng ngoai cung chùng minb tga dò bàt dién cua niken vói nhóm hidroxyl, ngiròi ta cùng khòng phàt bién thày tin hiéu nào chùng tò su co màt cua lièn két càu hidro trong /?-Ni(0H)2 co càu trùc tinh thè hoàn hao [24] Tuy nhién trong vàt liéu acqui, co mot so bang chùng chùng to su co mat cua nuóc hàp phu Mac dù loai vàt liéu này co chùa mot lugng nhó nuóc trong càu trùc nhung nò vàn dugc xép vào dang y^-Ni(0H)2 vi màt pbàng phan xa (001 ) cua giàn dò nhiéu xa tia X co d = 4,65 A [34,48,68] Phép phàn tich nhiét chi ra ràng nuóc bi tàch ra khòi càu trùc ó nhiet dò cao Kobe [12] de xuàt ràng lugng nuóc này lién kèt vói ion Ni trong mang tinh thè va dua ra còng thùc [Ni(H20)(),32f>l(<^^"): cho loai vàt liéu acqui dugc dièu che bang phirong phàp bòa hgc Còng thùc tirong tir cùng dugc nhieu nlia khoa hgc dua ra lux nhicn diéu này con tiép tue dugc nghién cùu

1,2.2 a-Ni (OH):

a-Ni(01l)2 là dang càu trùc hidrat hóa cao duoc phàt hién dàu tién boi

Lotmar va Fectknecbt [12] tì'-Ni(0H)2 co thè dugc che tao bang càch két tua hóa hgc tu dung dich muòi niken loàng o nhiét dò phóng Mot phuong phàp rat don gian là nho tu tu dung dich amòniàc vào dung dich niken nitrat

Phirong phap khac là cho KOH 0,5 hoàc 1 M \ao dung dich Ni(N0;)2 Trong cà hai triròng hgp két tua dirgc Igc \à rùa nga\ Phirong phàp dién hóa dièu che màng ^r-Ni(OH): trén bé màt kim loai Ni dugc tién hanh bang cach phàn cuc catot tàm Ni sach trong dung dich tinh NKN'O.O: 0.1 \1 a 8 mA cm"

Ò day co SU' khu cùa ion nitrat dong thòi làm ch(^ pi 1 tàng lèn o bè màt dièn

Clic gà> nèn sir kèt tua cua a-Ni(Oll): barn chat lèn bè màt cua Ni

12

Nghién cùu càu trùc cùa «r-NifOH): rat khò, vi dòi khi nò khòng thè hién trén giàn dò nhieu xa tia X Bode de xuàt, cau trùc lóp cùa a'-Ni(0H)2 giòng vói >9-Ni(OH)2 Càu trùc dugc de xuat ve bàn chat sións vói càu trùc cua /y-Ni(0H)2 ó hinh 1.3, ngoai trù giùa càc màt pbàng (0001) co màt càc

phàn tu nuóc, day chinh là nguyén nhàn cùa su mó ròng khoàng càch truc e

dén 8A Bode cùng de xuàt tè bào don vi cua dang này là 3Ni(OH)2-2H20 va qui dinh vi tri xàc dinh cua càc phàn tu nuóc xen vào giùa, a dò 2/3 vi tri niken co thè bi chièm boi phàn tu nuóc Mó hinh té bào co ban dugc dua ra

vói kich thuóc ao= 5,42 A, co= 8,05 A

Hinh 1.4 Mó hình tràt tir sàp xép càc lóp trong mgng titili thè NifOH):

Càc còng trinh nghién cùu tiép theo cua Figlarz va Le Biban [12] chi ra ràng (T-Ni(OH)2 co càu trùc turbostatic gòm càc lóp giòng brucite dinh huóng

mot cach ngàu nhién dgc theo truc e (\cm hinh 1.4) Két qua nghién cùu cua

Me lìvven cùng cho mot két qua tuong tu Tàc già cùng két luàn ràng lop nuóc

ò giùa cùng khòng ngàn nàp Le Biban \à Figlarz su dung két hgp nhiéu xa tia X, kinh hién vi dién tu, phó hòng ngoai de nghién cùu a-Ni(0H)2 va xàc nhàn trong càu trùc 6r-Ni(0H): càc màt pbàng Ni(OH): \è ban chat giòng vói /?-Ni(OH); chi ra a hinh 1.2 \ói khoang càch truc e la khòng dòi nhung càc lóp dugc djnb huóng mot càch ngàu nhicn Càc lóp dugc phàn cach boi phan

tu nuóc va a dò co tòn tai lién két càu hidro giùa càc nhóm \i-( )11 trong càc mat co bàn [14.20]

Niken hidroxit turbostatic xuàt hién trong hinh ành kinh hién vi dién tu nhu nhùng bàn mòng bi nhàu Nhùng tinh thè nhó co kich thuóc that xap xi

30 A dgc theo truc (0011 ), tuong duong vói 5 lóp chòng lèn nhau Kich thuóc mat ca bàn co 80 A a-Ni(OH)2 hàp phu nuóc trèn bé mat va mot lugng nhó (nhó hon 3%) ion nitrat

Càc nghién cùu chi ra ràng càu trùc cua 6i'-Ni(OH)2 rat phu thuòc vào dièu kién che tao, khoang càch giùa càc lóp trong 6('-Ni(OH)2 phu thuóc vào kich thuóc anion cùa muòi niken Vi du khi su dung muòi niken adipat thi khoàng càch giùa càc lóp là 13,2 A

Càc nghién cùu hòng ngoai vói 6*'-Ni(OH)2 két tua tu Ni(NO;): chùng minb ràng NO;," dòng két tua trong hidroxit va co lién két vói Ni Còng thùc dugc de xuàt là Ni(OH)2.xA3/nH20 o' dò A va B là anion hóa tri I hay 2 va

X = y + 2z Phàn tich hóa hgc 6r-Ni(OH)2 dugc két tua tu Ni(NO0: cho két qua là lo tròng OH chièm khoang 20 dén 30^o

a-Ni(011)2 khòng ben trong nuó'c va chu\én dàn thành /?-Ni(011): Trong dung dich KOH dàm dàc phàn ùng xà\ ra nhanh hon nhiéu va san phàm tao thành co kich thuóc hat nho hon Su chu>èn hoa nà> làm giam hoat tinh cua \àl lièu

1.2.3 p- NiOOH

//-NiOOll là san phàm oxi hóa chinh cua dién cuc chua /?-Ni(OH): [31.41.46.54.55] Glemser [12] che tao /?-NiOOH theo phuong phàp; dung dich 100 g Ni(N0;,):.6H:0 1.5 I H:0 dugc thém tung giot vào dung dich 55

g KOll 12 mi Br: trong 300 mi nuóc (nhiet dò dugc giù o 25"C) Kèt tua mau den dugc rùa bang nuóc de loai trù hèt ÌIMI K \a N O / \à duoc lam kho bàim IhSO,

14

Nghién cùu càu trùc cho thày, /?-Ni(0H)2 bi oxi hóa thành trang thài hóa tri 3 ma khòng co su thay dòi dàng ké nào trong càu trùc brucite Kich

thuóc té bào co so thay dòi tu ao^ 3,126A*' va C(,= 4,605 dòi vói /?-Ni(OH)2 thành a(,= 2,82 A va cv>= 4,85 A vói /?-NiOOH Trén giàn dò nhieu xa tia X

su mó ròng dgc theo truc e dugc thè hién rò ràng Tinh khòng dói xùng trén

duòng hk chùng to bàn chat tubostatic cua /?-NiOOH Nghién cùu cua

Me Ewen cho thày co su co hep thuc giùa càc màt co ban Nhùng nghién cùu khàc cho ràng su phói tri cùa oxi trong y^-NiOOH là phòi tri bàt dién bién dang vói 4 oxi o khoang càch 1,88 A va 2 oxi o khoang càch 2.07 A

Phàn ùng dièn hóa tao thành //-NiOOl 1 thuòng dugc viét duói dang:

Trong qua trinh phan ùng proton dugc tach ra khoi lóp mang brucite theo so dò hinh 1.5 [40]

Hình 1.5 /////// anh su khuéch tàn proton trong dién cuc niken hidroxit

Phò hòng ngoai cho thày trong qua trinh nap dien, pie bidroxN 1 o 3644

cm"' bien mat \à dugc tha\ bang pie khuéch tàn o 3450 cm"' Phó cùng cho

thà\ tixìiig //-NiOOH co lién két cau Indro, do khòng phat hién thà\ nhom

h}droxyl tu do

/?-NiOOH co thè hàp phu nuóc va mot vài chat trong thành phàn Tuy nhién, càc so liéu ve phàn tich nhiét trgng lugng cùa vàt liéu tich dién rat it do /?-NiOOH diéu che dugc thuòng co chùa ; K - N Ì 0 0 H (ngoai trù khi càc thi nghiém dugc tién hành hét sue can thàn)

1.2.4 y-NiOOH

/-NiOOH là san phàm oxi hóa cùa a-Ni(OH)2 Day cùng là san phàm cùa qua trinh nap qua y^-Ni(0H)2, dac biét khi qua trinh nap dién dugc thuc hién vói toc dò cao trong mòi truòng kièm dàc [96] Su dung kièm nhe [36] (LiOH va NaOH) thich hgp hon cho su tao tbanh /- NiOOH, trong khi su dung RbOI 1 han che su tao thành chat này

Vàt liéu ;^-NiOOII dàu tién dugc che tao boi Glemser va Einerhand bang càch nung nóng cha\ mot phàn Na^O' \ói ba phàn NaOI I trong nói nàu niken ó nhiét dò 600"C [12] Thuy phàn san phàm tao ihanh dugc /-NiOOH San phàm tao thành cho kich thuóc ò co so he tinh thè làng dién (màt thoi)

vói a -= 2.8A e = 20.65A Vàt lièu co càu trùc lóp \ói khoang cach giùa càc

lóp là 7.2 A

/- NiOOH thuònti chùa mot luoim nho ion kim loai kièm \à nuóc 2\vcà

càc lóp trong khi /7-NiOOH khòng co tinh chat nà\ Gian dò nhieu xa tia X co nhiéu vach va nhgn hon so vói cua rr-Ni(OH): \à //-NiOOH /-NiOOH duoc diéu che theo plurong phàp trén co còng thùc NiOOH.0,51 H2O Phàn tich

nhiét tronu luonu TGA chi ra ràniz lironiz nuóc bi màt di o khoànu

5 0 V - 180'C

1.3 Phan irn<z dién hóa hoc

/ ? / Phiiu imi! ft>^fii cònii va nhiet dònt/ hoc cua càp Ni(()H): NiOOH

16

Trong qua trinh boat dòng, co mot so phàn ùng dién hóa xày ra trén dién cuc niken hidroxit nhu phàn ùng oxi hóa khù cùa vat liéu boat dòng sur thoàt oxi va trong truòng hgp dòi vói acqui niken hidro va niken metalhidrit

là su oxi hóa hidro [97,108,109] Thém vào dò là càc phàn ùng phu nhu su àn mòn cua vàt liéu niken va su oxi hóa vàt liéu hùu co tu càc chat tàch ra [84,95] Phàn ùng àn mòn ban dàu trong qua trinh àn mòn là su chuyèn hóa tu

Ni thành Ni(0H)2

Do su phùc tap cùa càc phàn ùng oxi hóa khu [73,79,82] khòng de dàng de xày dung dugc gian dò thè Pourbaix cua he Trong pham vi ùng dung cho acqui, Silverman dà dua ra dang biéu dò chinh sua, chinh xàc hon so vói trong atlat Pourbaix Biéu dò này dugc chi ra (V hinh 1.0 |12|

Càc uià tri nìuvj \uon<i tu do cua su h\o tbanh Ni(OH)^, NiOOH 1 hO

(co dugc tu càc tài liéu) làn lug1 là -78,71 : -109,58 va -56,69 kcal mol Cìià tri thè thuàn nghich cùa càp oxi bòa khu Ni(OH)2 NiOOH là 0,41 V so \ói dien cuc Hg/ HgO Thè thuàn nghich cua oxi là 0,30 V so \òi Hg HgO

Khòng giòng nhu càc vàt lieu cuc duong khàc nhu AgO hay PbO, dién cuc hidroxit niken xùc tàc tòt cho su thoàt oxi [69,75, 84] Vè phia cuòi cùa qua trinh nap dién su thoàt oxi xày ra trong tàt ca càc acqui niken, va trong suòt qua trinh nap luón co su tu phóng dièn theo huóng khù NiOOH va oxi hóa nuóc tao thành oxi

Hién tugng tu phóng dién khièn cho viéc xàc dinh thè thuàn nghich cùa cap Ni(0H)2 rat khò khan Nhiéu còng trinh nghién cùu dà dugc thuc hién trén C(y so xàc dinh thè mo mach cua dicMi circ niken [10.12] Sau dò Barnard

va càc còng su dà phàt trién tiép tue de xàc dinh ca hai càp oxi hóa khu cxJysk

p/p Cap p/pcó thè ha mach trong khoàng thè 0.44 V- 0.47 V so \'ói dién cuc

Hg/Hg(3, trong khi dò cap a^ycé) già tri trong khoang 0.39 V 0.44 V Trén

duòng phàn cuc vòng, pie anot va catòt dòi vói càp a/y xay ra lai 0,43 V va 0,34 V DÓi vói cap /?//?càc pie là 0,5 V va 0,37 V

Cìià tri thè thuàn nghich cua càp p P \é co" ban il ihay dòi khi nóng dò KOH bién dòi trong khi già tri dò cùa càp a/y vài phu thuóc \ào nóng dò OH'

va su hóa già (ngàm làu) cua c7-Ni(0H): làm giam su phu thuòc \ào nóng dò

OH' cua thè thuàn nghich Diéu này là do su chu\én hóa cua càp Pp

Phan ùng cua ca hai càp / / / / \à ay dèu co dò thuàn nghich cao

Barnard \à Kandell, tronu càc thi nubiém don uian, dà chi ra rànu /?-NiOOH

co thè oxi hóa a-Ni(0H)2 thành y-NiOOH Phan ùng nà\ co thè \a\ ra trong qua trinh phàn circ \òng dièn cuc màng mong (/-Ni(OH): trong mòi truòng

KOll khi do mot phan \àt lièu achu>èn ihanh dang // Dièu nà\ dugc thè

hién bai su dich chuyèn \ è phia thè àm lnvn quan sàt dugc trèn pie anòt cua nùa dàu duòng phàn cuc \òng

/.-?.-? lian chat aui phan unii M(OH):/MOOH

18

Phàn ùng Ni(OH)2/NiOOH là mot loai phàn ùng dién hóa hgc ghép [22,23], viéc giai thich nò rat phùc tap Toc dò cùa phàn ùng phu thuòc nhiéu vào dò dàn dién cùa chat phàn ùng va san phàm tao thành Càc nghién cùu cho két qua: vàt liéu dang phóng dién (Ni(OH)2) là chat bàn dan loai p vói nàng lugng vùng càm khoàng 3,7 eV Vat liéu tich dién (NiOOH) là chat bàn dàn loai n vói nàng lugng vùng càm khoang 1,75 eV Nàng lugng \ùng càm dugc xàc dinh tu phó hàp thu

Kunchinskii va Ershier [12] nghién cùu su oxi hóa va khu cua don hat Ni(OH)2 tiép xùc vói dàu platin Irong qua trinh nap dién, Ni(OH): chuyén thành màu den va oxi thoàt ra chù yéu trén vàt lièu màu den chù khòng phài trén platin Diéu này chùng to NiOOH dàn dién \a co qua thè thoat oxi thàp

han so vói oxit platin \ìo cùng phàt hién thày qua trinh phóng dién bai dàu tai

diém tiép xùc va tai dò tao thành Ni(()l I); co dién tra trén bé màt \ i \ày dòng dièn co thè bj ngàt va làm cho qua trinh phóng dien xa\ ra khòng hoàn toàn

Nhùng két qua này giùp ta biéu rò hon \ é qua trinh làm \ ice cua dién circ

Nhùng còng trinh nghién cùu tiép theo dà làm sàng tò hon co che trén Briuus va Fleischman nuhién cùu trén manu c/-Ni(OH)^ khi quan sat màt càt dùng \'i mó cua dien cuc dugc nap khòng hoàn chinh nhàn lhà_\ lop màu xanh cùa Ni(OH)2 chua dugc tich dién o phia triróc cua dién cuc Phàn giùa cua dién cuc dugc bao bgc boi mot lóp \at lieu màu den, \ a mot lop mong cua phàn tiép xùc vói òng dàn co màu vàng ành kim Trong qua trinh phóng

dién, xa\' ra qua trinh ngirgc lai Diéu nà\ co thè do mot phàn NiOOH bi ngàn

càch trong chat nen dan dién kcm cua Ni(OH): \ à khòng thè phóng dién dugc Vàn de này hién na\ cùng dà dugc chùng minb bang phó Ranian

Dòi khi ngiròi ta quan sàt dugc hai dién the phong dien òn dinh trén

dién Clic o\\{ niken 1 hònu thuonu dicn cuc o\ii mkcn co già tri the òn dinh

trong qua trinh phóng dién trong khoàng 0.25 V dén 0,35 V vo vói dién cuc

Hg/HgO Trang thài òn dinh thù hai trong mot so truòng hgp co thè coi là dat

50% dung lugng , xay ra tai -0,1 V dén -0,6 V Hién nay, mgi nghién cùu dèu

' % -7

nhàt tri chung ràng trang thài òn dinh thù hai khòng phài vi su co màt cùa hgp

chat mai kém boat dóng

Co 5 mat phàn càch dugc phàt hién trong qua trinh phóng dièn cua dièn

cuc NiOOH là :

(a) Tiép xùc Schottky giùa òng dàn va NiOOH (loai n)

(b) Tiép xùc p - ngiùaNi(OH)2 va NiOOH

(e) Màt phàn càch giùa NiOOH va dung dich dien li

(d) Màt phàn càch giùa Ni(OH)2 va dung dich dién li

(e) Tiép xùc Schottky giùa òng dàn va Ni(OH)2

Khi bàt dàu qua trinh phóng dièn chi co tiép xùc (a) va (e) co mal

Trong qua trinh phóng dien tiép xùc (e) phàt trién dàn sir chuxèn dòng dien

làm thè cùa dien cuc dich dàn \é phia àm Lo tròng dàn dién trong Ni(0H)2

tàng lèn va trang thài phóng dien òn dinh tbù 2 xuàt hién

1.3.3 Dong h{)c cita phan ùng dien ave Ni(OH): trong mòi truirng kiétn

Phan ùng nap dién \à phóng dièn cùa dien cuc niken hidroxit trong

acqui kiem dirgc biéu dién nhir sau |02

nap nap Ni(Il) : ^ Ni(lll) + H^ ^ = ^ Ni(IV) - 2H'

O óó H ; : proton ó pha ràn (Ni(0H)2)

OH ^,, : ion OH" trong dung dich dien li

n : lo khuyét cùa proton a pha ràn (NiOOH) hay (NÌO2) e' : electron

' ^ ^ f

Vi vày, thè dién cuc càn bang tai nóng dò chat dién li khòng dòi dugc biéu dièn theo phuong trinh sau:

Ò dò: L va Ln, mot càch tuong ùng, tuong duong vói ti le cua va

H \ trèn don vi dién tich cùa bè màt dien cuc

Mot so còng trinh nghién cùu dà dirgc thuc bién de tim hiéu chàc chàn

co che cua phan ùng trén va tùng buóc xàc dinh toc dò phan ung cùng nhir dòng hgc cua dién cuc niken hidroxit Càc kèt qua nghién cùu tu su giam thè sau khi ma mach, ebùnu tò rànu uiai doan xàc dinh toc dò cua phàn ùnu phóng dièn va nap dien là qua trinh khuéch tàn proton \à lo khu\ét cua chùng trèn dién cuc Tu kèt luàn này co thè dua ra phuo'ng trinh ly thu\ét dòi vó'i su giam thè dién ciré sau khi mo" mach trong qua trinh phong dién

Lo khuyét cùa proton (D) dugc tao thành trén bé màt dién cuc theo phuong trinh ( 1.4 ) trong qua trinh tich dién Nhùng lo khuyét này khuéch tàn vào ben trong cùa dién cuc theo so dò hinh 1.7

Dàu tién, già thiét su khuéch tàn mot chiéu cua proton vào ben trong cùa dién cuc là su khuéch tàn khòng giói han, khi dò ti le tuong duong cua lo khuyét trén bé màt dién cuc co thè dugc biéu dien nhu sau:

(2(j)

o dò: l.: là tòng cua L.H va L

()): ty le tuong duong cua lo khuyét hay cua proton trèn mot don \

bé mat trong 1 don vi thòi gian D: he so khuéch tàn

t: thòi uian sau khi mo* mach T: thòi gian tich dièn ha\' nap dièn Trèn bè màt dièn cuc:

L + LI, - L

Tu (1.3 )(1.4 )(1.5 ) t a c ó :

£ = £ o - ( ^ % 0 l n r { ( V ^ /20)/(s/777 r (1.6 Nhir dà de càp o" trèn, ( 1.6) co dugc là tu già dinh ràng chiéu dà> cua dién cuc là khònu uiói han, nhirnu thuc té chiéu dà\ cua dièn cuc là co uiói han Vói già dinh trèn, lo khii\ét tuong diro'ng trèn dién cuc phai bang khòng

sau khoang thòi gian vò tàn nhung già tri này trén thuc té co thè tién dén mot già tri nào do ki hiéu là L, ( lo khu>ét càn bang cua proton) Khi do phuong

trinh ( 1.6) diroc chu\én thành :

E^Eo- (/^7y/0-lnr[(x/W)/2(Z))/(V/ + r - / , , - x ^ + ^ / ^ ) j - (1.7)

11

ó dò to là thòi gian tai dò già tri thè sau khi dóng mach bang già tri the

a trang thài khòng thay dòi sau khi ma mach

Dòi vói qua trinh tich dién, phuong trinh ùng vói su sut the sau khi

ngàt mach cùng dugc thiét lap tuong tu :

' (1.8)

£ = £o+(^7'//^).ln[{(>/^/2(Zi)/(7/ + r-/„-V7 + v t ) j - l

Két qua thu dugc tu càc nghién cùu dà khàng dinh su tin cay cùa càc phuong

trinh này

Càc già tri "^^X va \AD.L CO thè tinh toàn duo'c Già tri v ^ I hoàc L tànu

lèn khi dién tich thuc hoac lugng khuyét tàt mang trong dién cuc tàng Nhùng

già tri này co thè dugc su dung làm thiróc do hoat tinh cua dién cuc niken

hidroxil

1.4 IVlót so yen to ành huóng den tinh chat dién hóa cùa dién cuc oxit

nikcn trong mói truòng kiém

1.4.1 Khuyct tilt cau trùc

Vàt liéu niken hidroxit bao giò* cùng co nhùng khu\ét tal trong càu truc

mang tinh thè [34,83] Hai dang khu\èt tàt chinh la: khu\èt tàt Ion lèn va

khuyét tàt bién dang (xem hinh 1.8) Trong kbuxét tàt lón lèn chi co mot dà\'

màt khòi tàm là lech khoi sir phat trién T '• "~ '

\ i^ -^ i

binh thuòng, càc lóp mang con lai

phàt trién binh thirònu theo huónu cua \

day lèch |96| Dòi vói khuvét tàt bién ^" dang, hai day màt khòi tàm bi lech •., ^ \ ,

triròv khi sir phat iricn cua càu truc tro ^ ^

Khi co chùa nhùnu kbiixét tàt Hinh Ì.H Khuvét tàt càu friicf^^6/

trong mang tinh thè, cau trùc pha cùa Ni(0H)2 bi bién dòi thành dang co tén ggi là /?be (dang nghèo tinh thè) [45] Dang cau trùc bi bién dòi này cùa

^-Ni(OH)2 co thè phàn biét vói dang co càu trùc tinh thè hoàn hao boi su mò ròng cùa pie nhiéu xa trèn gian dò nhiéu xa bòt tia X cua càc màu Ni(OH)2 (xem hinh 1.9)

J-10 1^ ro ?^ 30 15 J-10 4S ',0 5^ RO

?0 " l o g ' " t o ' I

\\\\XK 1 l ' X K I ) pallcfiis nf ( a ) |1 iiiul i h ) li,, HK^.t' I I M I I O ^ I I I -

Hình 1.9 Gian dà nhiéu xg tia X cua fa) p vd fhj ///,^ tiiken liidroxit[45J

Trong qua trinh chuyèn hóa tu' /?-Ni(OH); thành y9-NiOOH phan ùng dién hóa xày ra cùng \ó'i proton bi chèn \ào hoàc day ra khoi cac lop Ni(OH): Khi qua trinh nap qua xay ra pha ;/- NiOOH dugc tao thành \òi su

mó ròng khoàng càch giùa càc lóp trong càu trùc Hién tugng này dugc giai thich do SU' de proton bi dòn manh hon so \òi qua trinh nap thóng thuòng

Hién tirgng qua nap dàn tó'i su bàn ra manh cua nhùng proton giùa nhùng mat

pbàng oxi gàn nhau do dò co su' chèn \ào cua càc ion K \à phàn tu nuoc tu

dunu dich dién li nhàm nuàn can sir bàn ra cua proton

Su co mat cùa nhùng proton khòng ben co anh huong dang ké dén hoat

tinh cùa dien ciré, diéu này duoc thè hién trong nhùng \àt liéu chua khiixét tàt

so vói vàt liéu ly tuong a nhùng diém:

Trong qua trinh oxi bòa Nidi) bi o\i hoa thanh Nidlli de dang

hon \ i nhùnu proton \i:àn \ unu khu\ et tàt de doi klu^i \ i tri hon

24

Trong qua trinh oxi hóa, su hình thành pha y trong khoàng

khòng gian giùa càc lóp gàn mot khuyét tàt bién dang càn nàng lugng thàp hon so vói càu trùc li tuong do khoang càch giùa càc lóp trong vat liéu thuc lón han trong càu trùc li tuong

Dang p{\\) dugc hinh thành trong qua trinh khu Khi chi co he thóng p{\\)lp{\\\) tham già qua trinh dién hóa thi su co màt cua

khuyét tàt vùng làm dò dàn cua vàt liéu dugc tàng lèn, diéu này làm tàng dung lugng phóng cùa dién cuc

Nhùng kèt qua trèn cho thày, su co mat cua khuyét tàt trong càu trùc cùa vàt liéu niken hidroxit làm tànu boat tinh cua dién cuc

1.4.2 Ch ut ph li già

Khà nànu boat dònu cùa dièn cuc bi uiói han boi nhùng qua trinh hóa hgc gàn lién vói nhùng loai chat co trong qua trinh dién cuc hoàc boi su thoài hóa tinh chat trong qua trinh phóng nap nhiéu làn Thém \ào dò, su nhiém bàn trong qua trinh dièu che (càc hgp chat hùu co" càc anion nhu nitrat (NO3') hay cacbonat (CO.r) ba\ càc cation kim loai nhir Fé" , Mg" Ca" ) cùng làm thav dòi dàc tinh cua vàt lièu

Càc nuhién cùu chi ra rànu boat tinh dién hoa cua \àt liéu hidroxit niken dugc tàng lèn khi tàng he so khuéch tan proton trong niken hidroxil diéu này co lién quan màt thiét vói vi càu trùc cua \àt lieu Dàc tinh càu trùc

vi mò cua niken hidroxit dugc tòng hgp bang phirong phap két tua hoa hgc

co lién quan chat che tòi cac thóng so cua qua trinh tòng hgp nhu nóng dò cua

dung dich phan ùng, nhiet dò, pi I \à dàc biét là càc ngii\ én tò cho thém

Càc chat phu già dugc thém \ào \àt lieu dièn cuc \o\ muc dich:

Tàng hiéu suàt qua trinh oxi bòa bang càch tach càp oxi bòa khuO^ OH" \à càp Ni'* Ni^' ra xa nhau cang xa càng tòt

Tàng dò ben co hgc cùa dién cuc nhàm trành hiéu ùng / ( g a y

nén do su qua nap /?-Ni(0H)2 thành y- NiOOH làm truang nò

dién cuc)

^ f

Tàng dò dàn dién cùa vàt lièu, dàc biét là ò tranu thài khu

Làm ben hóa càu trùc dang crcùa vàt liéu Ni(OH)2

Ma ròng khoàng nhiét dò làm vice cùa dièn cuc nhàm che tao nguón dién còng suàt cao, làm viéc trong dièu kién khàc nghiet

1.4.3 Hàm luwtg nave trong thành phùn

Vàt lièu niken hidroxit dièu che dugc thuòng co chùa nuóc trong thành

phàn Lugng nuóc này co ành hirò'ng dén tinh chat dién hóa cùa dién cuc

Theo bào cào cùa mot so tàc già [221, ^^'^^^^'^ lugng nuóc trong /?-Ni(OH); phàn

bó trong khoang 0 dén 0,3 (mol ILO/lmol Ni(OH):) con dói vói r/-Ni(Oli)2

là 0,3 dén 0,7 tùy thuòc dièu kién che tao va càc chat cho thém

Co hai loai nuóc trong niken hidroxit, nuoc hàp phu (Xad) \à nuóc càu

trùc (Yst) Qua trinh màt nuò'c trong niken hidroxit theo nhiét dò dugc biéu

dién bang càc phiro'ng trinh duói day:

Ni(OH)2( Xad +Yst)H20 '''-''''' > Ni(OH):.VstH20 - Xad H:0 (1.9)

Ni(011)2 YstH20 ^'"-''^'''^' > Ni(OH): ^ Yst H2O (LIO)

Ni(0H)2 ^-'^'^"^' > NiO + H2O ( L1 1)

Hàm lugng nuxVc hàp phu trong cac màu niken hidroxit co thè tha> dòi

tù\' thuòc dò àm mòi truòng, kich thuóc hat va nò it anh huong toi tmh chat

dicMi hóa cùa niken hidroxit song Iirgng niròr càu truc lai co anh huong Ion

dùn boat linh dien hóa cua loai vàt liéu na\

Su co màt cua niróc cau truc lam de dàng hon cho qua trinh khuéch tàn

proton dicu nà\ làm giam bot sir phàn cuc nònii do cua proton trong qua irinh

dièn cuc làm vice, dan dén boat dòng phong nap man hoan cua dicn cuc dat

kèt qua tòt hon

1.4.4 Kich thu&c hat

Dang cùa hat khòng ành huóng tói dung lugng ma chi ành huòng tói dò lién kèt giùa chùng khi che tao dién cuc Kich thuóc cùa hat tàc dòng manh tói dung lugng cùa dién cuc Dung lugng cùa dién cuc tàng khi giàm kich thuóc hat Diéu này dugc giài thich do khi kich thuóc hat giàm, dién tich bé mat tàng do dò lugng nuóc hàp phu cùng tàng lèn (do càc hat niken hidroxit

de dàng bj thàm uót bòi nhùng phàn tu nuóc) Kèt qua làm tàng su vàn chuyèn proton trong vat liéu hoat dòng, do dò su chuyèn hóa cùa vàt liéu dién cuc tra nèn tòt hon

Tuy nhién, khòng phai càng giam kich thiròc hat càng tòt \ì khi \at liéu co kich thuóc hat nho se thè hién su dàn dièn kém Giói han kich thiròc hat duac nhiéu tàc uia nubièn cùu va dua ra là tronu khoanu 200 À - 300 À

1.5 Acqui niken

Acqui niken cadimi, nikcn hidro va niken metalhidrit là nhùng acqui tiéu biéu nhàt cùa nhóm này Dàc diém chung cua nhùng acqui nà\ là dien cuc niken hidroxit dugc su dung làm dién cuc duong

1.5.1 Aciiui niken cadi fui (Ni/Ctl)

Acqui niken cadimi (Ni'Cd) co dièn circ duong dugc làm tu niken hidroxit va cuc àm là hgp chat Cd dugc su dung lanì boat chat, dung dich KOH dugc su dung làm mòi truòng dién li Trong qua trinh phóng dién va nap dién xay ra càc phan ùng san [12.48]:

Phan ixnsi tai cuc dironu :

NiOOH \ H.O + e" ^ = ^ Ni(OH)2 + OH" £ ^ - r i 5 2 L ÌNHEI (1.12)

[^han unsi tai cuc àm :

Cd + 20H- ^ = ^ Cd((ìH)2+2e- É^ ^-dSOV fNHEi (1.13) Phan ùnsi tònu cònu cùa acqui:

2NÌOOH +Cd + H.O ^ = ^ 2Ni(011)2 + Cd(OH): E" = 1.321'I.\HEJ (1.14)