ОДНОСТАДИЙНЫЙ СИНТЕЗ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
Аннотация
В работе изучена возможность получения биметаллических нанопорошков модифицированным методом горения в растворах с использованием лимонной кислоты в качестве восстановителя/топлива. В качестве исходных компонентов для приготовления водных растворов использовались стехиометрические количества нитратов металлов с отношением металл-металл 1:1 и 1:2 и топлива с отношением окислителя к топливу 1,75. Почти полное отсутствие фаз оксида металла было подтверждено методом рентгенофлюоресцентной энергодисперсионной спектроскопии. Рентгено-фазовый анализ полученных материалов показал, что все образцы представляют собой чистые биметаллические нанопорошки с искаженной кубической кристаллической структурой каждого металла. В соответствии с результатами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения средний диаметр зерен металлических частиц составляет около 10 нм для всех нанопорошков. Вычисленные межплоскостные расстояния кристаллов металлических частиц, а также детальное исследование с помощью просвечивающей растровой электронной микроскопии показали равномерное распределение различных металлических специй в наночастицах. Таким образом, мы можем заключить, что нанопорошки представляют собой биметаллические частицы с коинтегрированными кристаллическими структурами разных металлов. Мы полагаем, что возможность использования модифицированного метода экзотермического горения в растворах биметаллического нанопорошка в воздушной среде обусловлена сочетанием типа и количества топлива, а также технологических условий синтеза. Это приводит к быстрому процессу горения при низкой температуре. Кроме того, защитная инертная атмосфера появляется выше свежесинтезированных металлических нанопорошков во время термического разложения топлив, что в конечном итоге предотвращает окисление металлов. Модифицированный метод экзотермического горения из растворов можно успешно использовать для одностадийного синтеза сложных оксидных или металл-оксидных систем типа ядро-оболочка.
Для цитирования:
Романовский В.И., Хорт А.А., Подболотов К.Б., Сдобняков Н.Ю., Мясниченко В.С., Соколов Д.Н. Одностадийный синтез полиметаллических наночастиц в воздушной среде. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 9-10. С. 42-47
Литература
Dreaden E.C., Alkilany A.M., Huang X., Murphy C.J., El-Sayed M.A. The golden age: gold nanoparticles for biomedicine. Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. pp. 2740–2779. DOI: 10.1039/C1CS15237H.
Golobič M., Jemec A., Drobne D., Romih T., Kasemets K., Kahru A. Upon exposure to Cu nanoparticles, accumulation of copper in the isopod Porcellio scaberis due to the dissolved cu ions inside the digestive tract. Environ. Sci. Technol. 2012. V. 46. pp. 12112–12119. DOI: 10.1021/es3022182.
Prashant K.J., Ivan H.S. Au NPs target cancer. Nanotoday. 2007. V. 2. pp. 19–29. DOI: 10.1016/S1748-0132(07)70016-6.
Ali S., Khan I., Khan S.A., Sohail M., Ahmed R., Rehman A., Ur Ansari M.S., Morsy M.A. Electrocatalytic performance of Ni@Pt core-shell nanoparticles supported on carbon nanotubes for methanol oxidation reaction. J. Electroanal. Chem. 2017. V. 795. pp. 17–25. DOI: 10.1016/j.jelechem.2017.04.040.
Gawande M.B., Goswami A., Felpin F.-X., Asefa T., Huang X., Silva R., Zou X., Zboril R., Varma R. S. Cu and Cu-based nanoparticles: synthesis and applications in catalysis. Chem. Rev. 2016. V. 116. pp. 3722–3811. DOI: 10.1021/acs.chemrev.5b00482.
Chen H.M., Liu R.-S. Architecture of Metallic Nanostructures: Synthesis Strategy and Specific Applications. J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. P. 3513–3527. DOI: 10.1021/jp108403r.
Kosmala A., Wright R., Zhang Q., Kirby P. Synthesis of silver nano particles and fabrication of aqueous Ag inks for inkjet printing. Mater. Chem. Phys. 2011. 129. pp. 1075–1080. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2011.05.064
Ahmed S., Annu S., Yudha S.S. Biosynthesis of gold nanoparticles: a green approach. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2016. V. 161. pp. 141–153. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2016.04.034.
Eustis S., El-Sayed M.A. Why gold nanoparticles are more precious than pretty gold: noble metal surface plasmon resonance and its enhancement of the radiative and nonradiative properties of nanocrystals of different shapes. Chem. Soc. Rev. 2006. V. 35. pp. 209–217. DOI: 10.1039/B514191E.
Liu D., Li C., Zhou F., Zhang T., Zhang H., Li X., Duan G., Cai W., Li Y. Rapid synthesis of monodisperse Au nanospheres through a laser irradiation-induced shape conversion, self-assembly and their electromagnetic coupling SERS enhancement. Sci. Rep. 2015. V. 5. p. 7686. DOI: 10.1038/srep07686
Navarro E., Piccapietra F., Wagner B., Marconi F., Kaegi R., Odzak N., Sigg L., Behra R. Toxicity of silver nanoparticles to Chlamydomonas reinhardtii. Environ. Sci. Technol. 2008. V. 42. pp. 8959–8964. DOI: 10.1021/es801785m.
Wang Y.-C., Engelhard M.H., Baer D.R., Castner D.G. Quantifying the impact of nanoparticle coatings and nonuniformities on XPS analysis: gold/silver core-shell nanoparticles. Anal. Chem. 2016. V. 88. pp. 3917–3925. DOI: 10.1021/acs.analchem.6b00100.
Kumar A., Mukasyan A.S., Wolf E.E. Combustion synthesis of Ni, Fe and Cu multicomponent catalysts for hydrogen production from ethanol reforming. Applied Catalysis A: General. 2011. V. 401. Is. 1–2. P. 20–28. DOI: 10.1016/j.apcata.2011.04.038.
Kumar A., Cross A., Manukyan K. et al. Combustion synthesis of copper-nickel catalysts for hydrogen production from ethanol. Chem. Eng. J. 2015. V. 278. P. 46–54. DOI: 10.1016/j.cej.2015.01.012.
Trusov G.V., Tarasov A.B., Goodilin E.A. et al. Spray Solution Combustion Synthesis of Metallic Hollow Microspheres. J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. P. 7165–7171. DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b00788.
Roslyakov S.I., Kovalev D.Y., Rogachev A.S., Manukyan K., Mukasyan A.S. Solution combustion synthesis: dynamics of phase formation for highly porous Nickel. Dokl. Phys. Chem. 2012. V. 449. N 1. 48–51. DOI: 10.1134/S0012501613030068.
Jeon T.Y., Watanabe M., Miyatake K. Carbon segregation-induced highly metallic ni nanoparticles for electrocatalytic oxidation of hydrazine in alkaline media, ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. V. 21. N 6. 18445–18449.
Xanthopoulou G., Vekinis G. An overview of some environmental applications of self-propagating high-temperature synthesis. Adv. Environ. Res. 2001. V. 5. 2001. P. 117–128. DOI: 10.1016/S1093-0191(00)00048-4.
Khort A.A., Podbolotov K.B., Serrano-García R., Gun’ko Y.K. One-step solution combustion synthesis of pure Ni nanopowders with enhanced coercivity: The fuel effect. J. Solid State Chem. 2017. V. 253. P. 270–276. DOI: 10.1016/j.jssc.2017.05.043.
Podbolotov K.B., Khort A.A., Tarasov A.B. et al. Solution Combustion Synthesis of Copper Nanopowders: The Fuel Effect. Combust. Sci. Technol. 2017. V. 189. N 11. P. 1878–1890. DOI: 10.1080/00102202.2017.1334646.
Leroy A., Klug P.H. Determination of Crystallite Size with the XRay Spectrometer Leroy. J. Appl. Phys. 1950. V. 21. N 2. 137–142. DOI: 10.1063/1.1699612.
