Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (3), 398–409
Synthesis and study of nickel sulfide nanoparticles and nanostructures for energy storage device applications
Mahesh M. Kamble – PDEA’S Anantrao Pawar College, Pirangut, Mulshi, Pune 412115 India
Bharat R. Bade – Department of Physics, Savitribai Phule Pune University, Pune 411007 India
Avinash V. Rokade – Department of Physics, Savitribai Phule Pune University, Pune 411007 India
Vaishali S.Waman – P. E.S. Modern College of Arts, Science and Commerce, Shivajinagar, Pune 411005 India
Sachin V. Bangale – Chemical Research Lab, UG and PG Department of Chemistry, G. M. Vedak College of Science, Tala-Raigad, 402111 India
Sandesh R. Jadkar – Department of Physics, Savitribai Phule Pune University, Pune 411007 India
Corresponding author: Mahesh M. Kamble, mmkamble14@gmail.com
DOI 10.17586/2220-8054-2024-15-3-398-409
ABSTRACT Nickel sulfide (NiS) nanostructures were synthesized by simple and low-cost hot injection method (HIM). The effects of sulfur concentration on the compositional, morphological, optical and structural properties of NiS nanoparticles were investigated in detail. The X-ray diffraction pattern confirms the formation of NiS nanoparticles without any impurities. The Raman spectra show the presence of NiS active modes in the synthesized material prepared at different sulphur concentration. The electrochemical performance of the synthesized NiS powder was estimated through cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and electrochemical impedance spectroscopy in KOH electrolyte. The specific capacitance (CS) of the NiS powder electrode was measured with the three-electrode method, and it confirms the maximum CS of 315.8 F/g at a scan rate of 5 mVs-1. The calculated value of energy density and power density of the NiS powder electrode is 3.324 WhKg-1 and 199 WKg-1 respectively at a lower current density. Present study provides a simple and low-cost HIM is capable for controlling the structural, optical, and morphological properties of nickel sulfide series, which would be of great potential for the synthesis of other metal sulfides.
KEYWORDS nickel sulfide, nanoparticles, nanostructures, electrochemical measurements, supercapacitor, hot injection method
ACKNOWLEDGEMENTS The author MMK is thankful to the Department of Physics, Savitribai Phule Pune University, Pune, Maharashtra, India for using their facility.
FOR CITATION Kamble M.M., Bade B.R., Rokade A.V., Waman V.S., Bangale S.V., Jadkar S.R. Synthesis and study of nickel sulfide nanoparticles and nanostructures for energy storage device applications. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (3), 398–409.
[In Russian] М. М. Камбле, Б. Р. Баде, А. В. Рокаде, В. С. Ваман, С.В. Бангале, С.Р. Ядкар
Синтез и исследование наночастиц и наноструктур сульфида никеля для применения в устройствах накопления энергии
АННОТАЦИЯ Наноструктуры сульфида никеля (NiS) синтезированы простым и дешевым методом горячей инъекции (МГИ). Детально исследовано влияние концентрации серы на композиционные, морфологические, оптические и структурные свойства наночастиц NiS. Рентгеновская дифрактограмма подтверждает образование наночастиц NiS без каких-либо примесей. Спектры комбинационного рассеяния света показывают наличие активных мод NiS в синтезированном материале, полученном при различной концентрации серы. Электрохимические характеристики синтезированного порошка NiS оценены методами циклической вольтамперометрии, гальваностатического заряда-разряда и электрохимической импедансной спектроскопии в электролите КОН. Удельная емкость порошкового электрода NiS была измерена трехэлектродным методом и подтверждает максимальное значение 315.8 Ф/г при скорости сканирования 5 мВ∙с-1. Расчетное значение плотности энергии и плотности мощности порошкового электрода NiS составляет 3.324 Вт∙ч∙кг-1 и 199 Вт∙кг-1 соответственно при меньшей плотности тока. Настоящее исследование предлагает простой и недорогой метод – МГИ, позволяющий контролировать структурные, оптические и морфологические свойства сульфида никеля, и который имеет большой потенциал для синтеза сульфидов других металлов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА сульфид никеля, наночастицы, наноструктуры, электрохимические измерения, суперконденсатор, метод горячей инъекции.
