Использование поверхностно-активных веществ для синтеза качественных нанопорошков гидроксидного и металлического кобальта

  • Ван Минь Нгуен Технологический институт, ул. Каувонг, 3, 100000, г. Ханой, Вьетнам
  • Тиен Хиеп Нгуен Государственный технический университет им. Ле Куй Дона, ул. Хоангкуоквьет, 236, 100000, г. Ханой, Вьетнам https://orcid.org/0000-0002-3023-556X
  • Станислав Викторович Горобинский Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», пр. Ленинский, 4, 119049, г. Москва, Россия
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-1-4-11

Аннотация

Нанопорошки (НП) Co(OH)2 получали методом химического осаждения из водных растворов нитрата кобальта Co(NO3)2 и щелочи NaOH (10 мас. %) с добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ) – додецилсульфата натрия (ДСН) и цетилпиридиния хлорида (ЦПХ) (0,1 мас. %). Независимо от условий получения частицы Co(OH)2 имеют вид чешуек неправильной формы и обладают размером в нанометровом диапазоне. Показано, что наиболее качественный продукт представляет собой НП Co(OH)2, синтезированный с использованием 0,1 % ДСН, так как его дисперсность увеличивается более чем в 2 раза по сравнению с образцами, осажденными в присутствии 0,1 % ЦПХ и без добавления ПАВ. Именно он был выбран для синтеза НП металлического кобальта. Установлено, что для НП Со, полученного водородным восстановлением НП Co(OH)2 с 0,1 % ДСН при 280 °С, максимум на гистограмме распределения частиц по размерам находится в интервале 41–50 нм. Данный образец характеризуется узким распределением частиц по размерам и представляет собой спекшиеся друг с другом частицы сферической формы.

Биографии авторов

Ван Минь Нгуен, Технологический институт, ул. Каувонг, 3, 100000, г. Ханой, Вьетнам

кандидат технических наук; исследователь отдела технологий материалов

Тиен Хиеп Нгуен, Государственный технический университет им. Ле Куй Дона, ул. Хоангкуоквьет, 236, 100000, г. Ханой, Вьетнам

лектор кафедры материаловедения факультета механики и машиностроения

Станислав Викторович Горобинский , Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», пр. Ленинский, 4, 119049, г. Москва, Россия

инженер-физик кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов Института новых материалов и нанотехнологий

Литература

  1. Bhushan B, editor. Springer handbook of nanotechnology. 4th edition. Berlin: Springer-Verlag; 2017. 1500 p. DOI: 10.1007/978-3-662-54357-3.
  2. Dynich RA, Zamkovets AD, Ponyavina AN. Optical properties of hybrid plasmonic nanocomposits. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2018;2:25–34. Russian.
  3. Mikitchuk EP, Kozadaev KV. Simulation of the electromagnetic properties of silver nanostructures on the solid substrate in the air atmosphere. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2017;1:100–107. Russian.
  4. Nguyen VM, Karunakaran G, Nguyen TH, Kolesnikov EA, Alymov MI, Levina VV, et al. Enhancement of structural and mechanical properties of Fe + 0.5 % C steel powder alloy via incorporation of Ni and Co nanoparticles. Letters on Materials. 2020; 10(2):174–178. DOI: 10.22226/2410-3535-2020-2-174-178.
  5. Wang Y, Nie Y, Ding W, Chen SG, Xiong K, Qi XQ, et al. Unification of catalytic oxygen reduction and hydrogen evolution reactions: highly dispersive Co nanoparticles encapsulated inside Co and nitrogen co-doped carbon. Chemical Communications. 2015; 51(43):8942–8945. DOI: 10.1039/C5CC02400E.
  6. Farkaš B, Santos-Carballal D, Cadi-Essadek A, de Leeuw NH. A DFT + U study of the oxidation of cobalt nanoparticles: implications for biomedical applications. Materialia. 2019;7:100381. DOI: 10.1016/j.mtla.2019.100381.
  7. Jamkhande PG, Ghule NW, Bamer AH, Kalaskar MG. Metal nanoparticles synthesis: an overview on methods of preparation, advantages and disadvantages, and applications. Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2019;53:101174. DOI: 10.1016/j.jddst.2019.101174.
  8. Yanilkin VV, Nasretdinova GR, Osin YN, Salnikov VV. Anthracene mediated electrochemical synthesis of metallic cobalt nanoparticles in solution. Electrochimica Acta. 2015;168:82–88. DOI: 10.1016/j.electacta.2015.03.214.
  9. Ansari SM, Bhor RD, Pai KR, Sen D, Mazumder S, Ghosh K, et al. Cobalt nanoparticles for biomedical applications: facile synthesis, physiochemical characterization, cytotoxicity behavior and biocompatibility. Applied Surface Science. 2017;414:171–187. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.03.002.
  10. Seong G, Takami S, Arita T, Minami K, Hojo D, Yavari AR, et al. Supercritical hydrothermal synthesis of metallic cobalt nanoparticles and its thermodynamic analysis. The Journal of Supercritical Fluids. 2011;60:113–120. DOI: 10.1016/j.supflu.2011.05.003.
  11. Shao H, Huang Y, Lee H, Sun YJ, Kim CO. Effect of PVP on the morphology of cobalt nanoparticles prepared by thermal decomposition of cobalt acetate. Current Applied Physics. 2006;6(supplement 1):e195– e197. DOI: 10.1016/j.cap.2006.01.038.
  12. Ryzhonkov DI, Levina VV, Dzidziguri EL. Nanomaterialy [Nanomaterials]. 3rd edition. Moscow: BINOM. Laboratoriya znanii; 2012. 368 p. Russian.
  13. Nguyen TH, Nguyen VM. The effect of surfactants on the particle size of iron, cobalt and nickel nanopowders. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2020;1:22–28. Russian. DOI: 10.17073/1997-308X-2020-22-28.
  14. Nguyen TH, Konyukhov YV, Nguyen VM, Levina VV, Karpenkov DY. Magnetic properties of Fe, Co, Ni nanopowders produced by chemical-metallurgy method. In: Lileev AS, compiler. Tezisy XXII Mezhdunarodnoi konferentsii po postoyannym magnitam; 23–27 sentyabrya 2019 g.; Suzdal’, Rossiya [Abstracts of the 22th International conference about permanent magnets; 2019 September 23–27; Suzdal, Russia]. Moscow: Grafit; 2019. p. 104–105. Russian.
  15. Lapsina PV, Dodonov VG, Pugachev VM, Kagakin EI. Receiving ultradisperse cobalt by reduction of crystal cobalt carbonate. Vestnik Kemerovskogo gosudarstvennogo universiteta. 2012;1(4):267–271. Russian.
  16. Nguyen VM, Konyukhov YuV, Ryzhonkov DI. Investigation of the influence of electromagnetic field and energy-mechanical processing on the production of metallic cobalt nanopowder by hydrogen reduction. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(2):96–101. Russian. DOI: 10.17073/0368-0797-2018-2-96-101.
  17. Konyukhov YuV, Levina VV, Ryzhonkov DI, Puzik II. [Properties of nanosized iron powders produced by chemical-metallurgy method using surfactants]. Rossiiskie nanotekhnologii. 2008;3(5–6):158–163. Russian.
  18. Shchukin ED, Pertsov AV, Amelina EA. Kolloidnaya khimiya [Colloidal chemistry]. 3rd edition. Moscow: Vysshaya shkola; 2004. 445 p. Russian.
  19. Abramzon AA, Bobrova LE, Zaichenko LP, Izmailova VN, Novozhenets AA, Rokhlenko AA, et al. Poverkhnostnye yavleniya i poverkhnostno-aktivnye veshchestva [Surface phenomena and surfactants]. Abramzon AA, Shchukin ED, editors. Leningrad: Khimiya; 1984. 392 p. Russian.
  20. Frolov YuG. Kurs kolloidnoi khimii. Poverkhnostnye yavleniya i dispersnye sistemy [Colloidal chemistry course. Surface phenomena and dispersed systems]. 3rd edition. Moscow: Al’yans; 2004. 463 p. Russian.
Опубликован
2021-02-09
Ключевые слова: нанопорошок, кобальт, гидроксид кобальта, химическое осаждение, поверхностно-активное вещество
Как цитировать
Нгуен, В. М., Нгуен, Т. Х., & Горобинский , С. В. (2021). Использование поверхностно-активных веществ для синтеза качественных нанопорошков гидроксидного и металлического кобальта. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 4-11. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-1-4-11
Выпуск
№ 1 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Наноматериалы и нанотехнологии

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

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).