Получение никелевых нанопроволок и модификация их поверхности для вольтамперометрического обнаружения формальдегида

Авторы

  • Алина Маратовна Манукян Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Анна Михайловна Мальтанова Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Артем Олегович Конаков Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь , Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, пр. Академика Семёнова, 1, 142432, г. Черноголовка, Россия
  • Татьяна Васильевна Гаевская Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Екатерина Викторовна Золотухина Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, пр. Академика Семёнова, 1, 142432, г. Черноголовка, Россия , Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), пер. Институтский, 9, 141701, г. Долгопрудный, Россия
  • Сергей Кондратьевич Позняк Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

никель, нанопроволоки, вольтамперометрия, электрокатализ, формальдегид
Поддерживающие организации
Работа выполнена в рамках государственной программы научных исследований на 2021–2025 гг. «Химические процессы, реагенты и технологии, биорегуляторы и биооргхимия» (научно-исследовательская работа 2.1.04.02), а также тематической карты № 124013000692-4.

Аннотация

Описано получение никелевых нанопроволок восстановлением хлорида никеля гидразингидратом в этиленгликоле. Показана возможность управления размером и толщиной никелевых нанопроволок путем приложения постоянного магнитного поля к реакционной смеси. Выявлено, что электрохимическая модификация электрода на основе никелевых нанопроволок в растворе NaОН приводит к образованию активных слоев Ni(OH)2 – NiOOH на поверхности нанопроволок. Установлено, что формирование композитной системы Ni(OH)2 – NiOOH – Ni является перспективным для вольтамперометрического обнаружения формальдегида ввиду специфической химической сорбции молекул формальдегида на поверхности электрода и их последующего окисления NiOOH. Линейный диапазон обнаружения формальдегида составил 1–45 ммоль/л, нижний предел обнаружения формальдегида – 0,027 ммоль/л, коэффициент чувствительности – 210 нА ⋅ мкг−1 ⋅ ммоль/л−1.

Биографии авторов

  • Алина Маратовна Манукян, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    магистрант кафедры неорганической химии химического факультета. Научный руководитель – А. М. Мальтанова

  • Анна Михайловна Мальтанова, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

    кандидат химических наук, доцент; старший научный сотрудник лаборатории химии тонких пленок

  • Артем Олегович Конаков, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, пр. Академика Семёнова, 1, 142432, г. Черноголовка, Россия

    младший научный сотрудник лаборатории органического синтеза и центра коллективного пользования уникальным оборудованием Научно-исследовательского института физико-химических проблем БГУ, младший научный сотрудник лаборатории электродных процессов в жидкостных системах Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН

  • Татьяна Васильевна Гаевская, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

    кандидат химических наук, доцент; заведующий лабораторией химии тонких пленок

  • Екатерина Викторовна Золотухина, Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, пр. Академика Семёнова, 1, 142432, г. Черноголовка, Россия, Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), пер. Институтский, 9, 141701, г. Долгопрудный, Россия

    доктор химических наук, доцент; заместитель директора по научной работе Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН, профессор кафедры физики организованных структур и химических процессов Московского физико-технического института (национального исследовательского университета)

  • Сергей Кондратьевич Позняк, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

    кандидат химических наук, доцент; ведущий научный сотрудник лаборатории химии тонких пленок

Библиографические ссылки

  1. Silva AMT, Castelo-Branco IM, Quinta-Ferreira RM, Levec J. Catalytic studies in wet oxidation of effluents from formaldehyde industry. Chemical Engineering Science. 2003;58(3–6):963–970. DOI: 10.1016/S0009-2509(02)00636-X.
  2. Glaze WH, Koga M, Cancilla D, Wang K, McGuire MJ, Liang S, et al. Evaluation of ozonation by-products from two California surface waters. Journal AWWA. 1989;81(8):66–73. DOI: 10.1002/j.1551-8833.1989.tb03261.x.
  3. Li J, Zhu J, Ye L. Determination of formaldehyde in squid by high-performance liquid chromatography. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition. 2007;16(supplement 1):127–130.
  4. Dong B, Song X, Tang Y, Lin W. A rapid and facile fluorimetric method for detecting formaldehyde. Sensors and Actuators B: Chemical. 2016;222:325–330. DOI: 10.1016/j.snb.2015.07.039.
  5. Yang Y, Hao Y, Huang L, Luo Y, Chen S, Xu M, et al. Recent advances in electrochemical sensors for formaldehyde. Molecules. 2024;29(2):327. DOI: 10.3390/molecules29020327.
  6. Baez-Gaxiola MR, Fernández-Sánchez C, Mendoza E. Gold cluster based electrocatalytic sensors for the detection of formaldehyde. Analytical Methods. 2015;7(2):538–542. DOI: 10.1039/C4AY02023E.
  7. Chou C-H, Chang J-L, Zen J-M. Effective analysis of gaseous formaldehyde based on a platinum-deposited screen-printed edge band ultramicroelectrode coated with Nafion as solid polymer electrolyte. Sensors and Actuators B: Chemical. 2010;147(2):669–675. DOI: 10.1016/j.snb.2010.03.090.
  8. Zhang Y, Zhang M, Cai Z, Chen M, Cheng F. A novel electrochemical sensor for formaldehyde based on palladium nanowire arrays electrode in alkaline media. Electrochimica Acta. 2012;68:172–177. DOI: 10.1016/j.electacta.2012.02.050.
  9. Trafela Š, Zavašnik J, Šturm S, Žužek Rožman K. Formation of a Ni(OH)2/NiOOH active redox couple on nickel nanowires for formaldehyde detection in alkaline media. Electrochimica Acta. 2019;309:346–353. DOI: 10.1016/j.electacta.2019.04.060.
  10. Chen P-Y, Yang H-H, Zen J-M, Shih Y. Sensitive and simple flow injection analysis of formaldehyde using an activated barrel plating nickel electrode. Journal of AOAC International. 2011;94(5):1585–1591. DOI: 10.5740/jaoacint.10-378.
  11. Trivedi D, Crosse J, Tanti J, Cass AJ, Toghill KE. The electrochemical determination of formaldehyde in aqueous media using nickel modified electrodes. Sensors and Actuators B: Chemical. 2018;270:298–303. DOI: 10.1016/j.snb.2018.05.035.
  12. Trafela Š, Krishnamurthy A, Žagar Soderžnik K, Kavčič U, Karlovits I, Klopčič B, et al. IoT electrochemical sensor with integrated Ni(OH)2 – Ni nanowires for detecting formaldehyde in tap water. Sensors. 2023;23(10):4676. DOI: 10.3390/s23104676.
  13. Nachaki EO, Ndangili PM, Naumih NM, Masika E. Nickel – palladium-based electrochemical sensor for quantitative detection of formaldehyde. Chemistry Select. 2018;3(2):384–392. DOI: 10.1002/slct.201702019.
  14. Zhang T, Ling Z. Template-assisted fabrication of Ni nanowire arrays for high efficient oxygen evolution reaction. Electrochimica Acta. 2019;318:91–99. DOI: 10.1016/j.electacta.2019.06.063.
  15. Guiliani J, Cadena J, Monton C. Template-assisted electrodeposition of Ni and Ni/Au nanowires on planar and curved substrates. Nanotechnology. 2018;29(7):075301. DOI: 10.1088/1361-6528/aaa261.
  16. Логутенко ОА, Титков АИ, Воробьев АМ, Юхин ЮМ, Ляхов НЗ. Получение наночастиц никеля восстановлением его формиата в этиленгликоле. Химия в интересах устойчивого развития. 2016;24(5):619–626. DOI: 10.15372/KhUR20160504.
  17. Kim SG, Brock JR. Growth of ferromagnetic particles from cation reduction by borohydride ions. Journal of Colloid and Interface Science. 1987;116(2):431–443. DOI: 10.1016/0021-9797(87)90139-1.
  18. Guo L, Liu C, Wang R, Xu H, Wu Z, Yang S. Large-scale synthesis of uniform nanotubes of a nickel complex by a solution chemical route. Journal of the American Chemical Society. 2004;126(14):4530–4531. DOI: 10.1021/ja039381h.
  19. Park JW, Chae EH, Kim SH, Lee JH, Kim JW, Yoon SM, et al. Preparation of fine Ni powders from nickel hydrazine complex. Materials Chemistry and Physics. 2006;97(2–3):371–378. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2005.08.028.
  20. Nik Roselina NR, Azizan A, Hyie KM, Jumahat A, Abu Bakar MA. Effect of pH on formation of nickel nanostructures through chemical reduction method. Procedia Engineering. 2013;68:43–48. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.12.145.
  21. Wu S-H, Chen D-H. Synthesis and characterization of nickel nanoparticles by hydrazine reduction in ethylene glycol. Journal of Colloid and Interface Science. 2003;259(2):282–286. DOI: 10.1016/S0021-9797(02)00135-2.
  22. Гаевская ТВ, Амелина НВ, Свиридов ВВ, Тен ПГ. О формировании частиц твердой фазы в объеме растворов, используемых при химическом осаждении металлов. Коллоидный журнал. 1990;52(6):1167–1169. EDN: CWLLDM.
  23. Couto GG, Klein JJ, Schreiner WH, Mosca DH, de Oliveira AJA, Zarbin AJG. Nickel nanoparticles obtained by a modified polyol process: synthesis, characterization, and magnetic properties. Journal of Colloid and Interface Science. 2007;311(2):461–468. DOI: 10.1016/j.jcis.2007.03.045.
  24. Carroll KJ, Reveles JU, Shultz MD, Khanna SN, Carpenter EE. Preparation of elemental Cu and Ni nanoparticles by the polyol method: an experimental and theoretical approach. Journal of Physical Chemistry C. 2011;115(6):2656–2664. DOI: 10.1021/jp1104196.
  25. Chakroune N, Viau G, Ricolleau C, Fiévet-Vincent F, Fiévet F. Cobalt-based anisotropic particles prepared by the polyol process. Journal of Materials Chemistry. 2003;13(2):312–318. DOI: 10.1039/b209383a.
  26. Wasiak T, Przypis L, Walczak K, Janas D. Nickel nanowires: synthesis, characterization and application as effective catalysts for the reduction of nitroarenes. Catalysts. 2018;8(11):566. DOI: 10.3390/catal8110566.
  27. Medway SL, Lucas CA, Kowal A, Nichols RJ, Johnson D. In situ studies of the oxidation of nickel electrodes in alkaline solution. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2006;587(1):172–181. DOI: 10.1016/j.jelechem.2005.11.013.
  28. Ojani R, Raoof JB, Zavvarmahalleh SRH. Preparation of Ni/poly(1,5-diaminonaphthalene)-modified carbon paste electrode; application in electrocatalytic oxidation of formaldehyde for fuel cells. Journal of Solid State Electrochemistry. 2009;13(10):1605–1611. DOI: 10.1007/s10008-008-0718-9.
  29. Kavian S, Azizi SN, Ghasemi S. Preparation of a novel supported electrode comprising a nickel(II) hydroxide-modified carbon paste electrode (Ni(OH)2-X/CPE) for the electrocatalytic oxidation of formaldehyde. Chinese Journal of Catalysis. 2016;37(1):159–168. DOI: 10.1016/S1872-2067(15)60990-1.
  30. Wen X, Xi J, Long M, Tan L, Wang J, Yan P, et al. Ni(OH)2/Ni based on TiO2 nanotube arrays binder-free electrochemical sensor for formaldehyde accelerated detection. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2017;805:68–74. DOI: 10.1016/j.jelechem.2017.09.066.
  31. Wang X, Liu X, Tong C-J, Yuan X, Dong W, Lin T, et al. An electron injection promoted highly efficient electrocatalyst of FeNi3@GR@Fe-NiOOH for oxygen evolution and rechargeable metal – air batteries. Journal of Materials Chemistry A. 2016;4(20):7762–7771. DOI: 10.1039/C6TA01541G.
  32. Schulz H, Beck F. Oxidation von 2-Propanol an Ti/Cr2O3-Anoden. Angewandte Chemie. 1985;97(12):1047–1048. DOI: 10.1002/ange.19850971209.

Загрузки

Опубликован

2026-01-31

Выпуск

№ 2 (2025): Журнал Белорусского государственного университета. Химия

Раздел

Оригинальные статьи

Лицензия

Copyright (c) 2026 Журнал Белорусского государственного университета. Химия

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

[1]
Манукян, А.М. и др. 2026. Получение никелевых нанопроволок и модификация их поверхности для вольтамперометрического обнаружения формальдегида. Журнал Белорусского государственного университета. Химия. 2 (янв. 2026), 12–20. DOI:https://doi.org/10.33581/2520-257X-2025-2-%p.