Abstract: Физико-химические свойства наноразмерных металлических частиц могут значительно отличаться от массивных металлов, что существенно расширяет области их применения в микроэлектронике, оптике, энергетике, медицине, катализе, машиностроении. Востребованность наноматериалов стимулирует развитие методов синтеза металлических наночастиц с заданными размерами, геометрией, состоянием поверхности и распределением металлов по объему частицы. В большинстве случаев основным технологическим приемом является уменьшение размеров исходных заготовок путем их фрагментации. Однако этот подход требует больших затрат энергии и сложного технологического оборудования. При этом достигается необходимый размер частиц, но невозможно контролировать их морфологию. На рубеже XX-XXI веков сформировался новый технологический подход, который заключается в создании наночастиц металлов с требуемой конфигурацией путем сборки непосредственно из отдельных атомов. Восстановление солей металлов гидридными соединениями в водных или органических растворах один из самых простых и доступных низкотемпературных способов синтеза наноразмерных частиц металла. Часто для восстановления переходных металлов применяют боргидрид натрия (NaBH4), амминборан (NH3BH3) и гидразин (N2H4), т.к. эти гидриды имеют отрицательный окислительно-восстановительный потенциал, в то время как окислительно-восстановительные потенциалы большинства ионов переходных металлов находятся в интервале от -0,5 В до 1,0 В. Вследствие этого процесс образования металлических наночастиц протекает быстро, нередко сопровождается выделением тепла. Анализ публикаций последних лет показал, что активными инструментами контроля размера, морфологии, химического состава, структуры металлических наночастиц и распределение элементов в объеме наночастиц в гидридном синтезе выступают условия проведения процесса: природа гидридного восстановителя и исходного металлсодержащего предшественника, растворителя и стабилизатора, концентрация реагентов и их соотношение, последовательность добавления реагентов в жидкую среду, температура процесса, рН среды, время синтеза и структурные особенности темплата существенно влияют на размер и морфологию нанообъектов, а также химические состав. В данной работе рассмотрены конкретные примеры гидридного синтеза наноразмерных частиц, содержащих родий, рутений и кобальт, в том числе биметаллических с послойным распределением металлов по объему частицы. Полученные металлические наночастицы были изучены с помощью ПЭМ ВР, РФЭС, ИК, EXAFS, ТПР и других физико-химических методов, а также испытаны в каталитическом процессе получения водорода из водных растворов боргидрида натрия и в качестве каталитической добавки в твердофазные водородаккумулирующие композиции на основе этого гидрида. Было установлено, что от природы восстанавливающего агента (NaBH4, NH3BH3) и предшественника катализатора зависит размер металлических частиц и, соответственно, скорость генерации водорода из боргидрида натрия. Проведена оценка влияния состава реакционной среды на активность наночастиц металлов и определены причины их трансформации при длительном контакте с раствором боргидрида натрия. Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ИК СО РАН (проект № 0303-2016-0015).

Cite: Нецкина О.В. , Комова О.В. , Симагина В.И.
Низкотемпературный синтез металлсодержащих наночастиц в растворах гидридов
In compilation Сборник аннотаций 6-ой Международной конференции и 12-ой Международной Школы молодых ученых и специалистов имени А.А. Курдюмова «Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами: эксперимент и математическое моделирование» / «Interaction of Hydrogen Isotopes with Structural Materials» IHISM’17. – НИЦ "Курчатовский институт"., 2017. – C.102-105. – ISBN 9785000040492.

Identifiers: No identifiers

Citing: Пока нет цитирований