Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

Р. Х. Магжанов, аспирант кафедры коллоидной химии, эл. почта: ruh7899@gmail.com
О. В. Яровая, доцент кафедры коллоидной химии, канд. хим. наук
Г. М. Бондарева, доцент кафедры физической химии, канд. хим. наук

Высокодисперсные частицы никеля являются перспективным материалом, в частности в качестве наполнителя в токопроводящих композициях. Однако для успешного практического применения в этой области размер таких частиц не должен превышать 12 мкм. Для получения частиц металлического никеля с контролируемым размером был выбран метод химического восстановления солей в жидкой фазе. В качестве соли использовали хлорид никеля, в качестве восстановителя — боргидрид натрия, который обладает высокой восстановительной активностью. Синтез проводили в водной среде при комнатной температуре с мольным соотношением [BH₄^–]/[Ni²⁺], равным 3,5 моль/моль. Исследовали гидролиз боргидрида натрия в растворах с разным содержанием щелочи и определили оптимальную концентрацию гидроксида натрия для стабилизации раствора боргидрида натрия. Также были получены кинетические зависимости рН и оптической плотности реакционной смеси. Их сопоставление и анализ позволили разделить во времени процессы зарождения и синтеза и предположить, что реакция носит автокаталитический характер. На основе полученных результатов было установлено, что оптимальный диапазон концентраций хлорида никеля составляет 15–20 ммоль/л. С помощью оптического микроскопа были получены микрофотографии синтезированных частиц и определены их размеры в зависимости от концентрации исходной соли, а также от времени хранения. Установлено, что в пределах концентрации хлорида никеля от 5 до 20 ммоль/л через неделю после выдержки размер полученных частиц не превышает 10 мкм. При этом при концентрациях хлорида никеля от 15 до 20 ммоль/л через неделю после синтеза наиболее вероятный размер составляет 4–6 мкм.

Работа выполнена при финансовой поддержке РХТУ им. Д. И. Менделеева. Номер проекта Г-2020-019.

1. Суровая В. Э., Бугерко Л. Н., Суровой Э. П., Бин С. В. Исследование наноразмерных пленок никеля методом Зауэрбрея // Ползуновский вестник. 2015. Т. 2. № 4. С. 90–94.
2. Карепина Е. Е., Куровский А. В. Влияние ультразвуковой обработки на растворимость никелевых наночастиц в водной суспензии // XIII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук». 2016. Т. 2, № 5. С. 202–204.
3. Логутенко О. А., Титков А. И., Воробьев А. М., Юхин Ю. М., Ляхов Н. З. Получение наночастиц никеля восстановлением его формиата в этиленгликоле // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. Т. 24, № 5. С. 619–626.
4. Hui-Wang Cui, Qiong Fan, Dong-Sheng Li, Xin Tang. Formulation and сharacterization of еlectrically conductive adhesives for electronic packaging // The Journal of Adhesion. 2013. Vol. 89. P. 19–36.
5. Jie Luo, Zhijie Cheng, Chaowei Li, Liangjie Wang et al. Electrically conductive adhesives based on thermoplastic polyurethane filled with silver flakes and carbon nanotubes // Composites Science and Technology. 2016. Vol. 129. P. 191–197.
6. Wenjuan Cui, Wensheng Lu, Yakun Zhang, Guanhua Lin et al. Gold nanoparticle ink suitable for electric-conductive pattern fabrication using inink-jet printing techno logy // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2010. Vol. 358. P. 35–41.
7. Исаев А. Ю., Петрова А. П., Лукина Н. Ф., Котова Е. В. и др. Токопроводящие клеи с разными наполнителями // Всероссийская научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные исследования в области создания клеев, клеевых связующих и клеевых препрегов». 2018. С. 14–29.
8. Jun Jie Jing, Jimin Xie, Gao Yuan Chen, Wen Hua Li, Ming Mei Zhang. Preparation of nickel – silver core – shell nanoparticles by liquid-phase reduction for use in conductive paste // Journal of Experimental Nanoscience. 2015. Vol. 10, No. 17. P. 1347–1356.
9. Dong-Wook Kim, Tae-Hee Kim, Dong-Wha Park. Preparation of silver coated nickel particles by thermal plasma with pretreatment using ball milling // Advanced Powder Technology. 2018. Vol. 29, Iss. 1. P. 2686–2692.
10. ГОСТ 9722–97. Порошок никелевый. Технические условия. — Введ. 01.01.1998.
11. Bönnemann H., Richards R. M. Nanoscopic Metal Particles — Synthetic Methods and Potential Applications // European Journal Inorganic of Chemistry. 2001. Vol. 10. P. 2455–2480.
12. Пугачев В. М., Захаров Ю. А., Васильева О. В., Карпушкина Ю. В., Додонов В. Г. Получение и окисление нанокристаллических порошков системы никель – медь // Химия в интересах устойчивого развития. 2015. Т. 23. № 2. С. 169–175.
13. Ankur Pandey, Ramachandran Manivannan. A Study on synthesis of nickel nanoparticles using chemical reduction technique // Recent Patents on Nanomedicine. 2015. Vol. 5, Iss. 1. P. 33–37.
14. Raj K. J. A., Viswanathan B. Synthesis of nickel nanoparticles with FCC and HCP crystal structures // Indian Journal of Chemistry. 2011. Vol. 50A, Iss. 2. P. 176–179.
15. Ничуговский Г. Ф. Определение влажности химических веществ. — Л. : Химия, 1977. — 198 с.
16. Мальцева Н. Н., Хаин В. С. Борогидрид натрия. — М. : Наука, 1985. — 207 с.
17. Glavee G. N., Klabunde K. J., Sorensen C. M., Hadjipanayis G. C. Borohydride reduction of nickel and copper ions in aqueous and nonaqueous media. Controllable chemistry leading to nanoscale metal and metal boride particles // Langmuir. 1994. Vol. 10. P. 4726–4730.
18. Watzky M. A., Finke R. G. Transition metal nanocluster formation kinetic and mechanistic studies. A new mechanism when hydrogen is the reductant: slow, continuous nucleation and fast autocatalytic surface growth // Journal of the American Chemical Society. 1997. Vol. 119, No. 43. P. 10382–10400.
19. Гаврилова Н. Н., Назаров В. В., Яровая О. В. Микро скопические методы определения размеров частиц дисперсных материалов : учеб. пособие. — М. : РХТУ им. Д. И. Менделеева. 2012. — 52 с.