Получение наночастиц на основе меди и никеля… методом магнетронного распыления и их использование в реакции активации связи сера–сера

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Настоящая работа посвящена систематическому исследованию преимуществ и ограничений метода магнетронного распыления, являющегося удобным и перспективным способом получения наноразмерных частиц напрямую из массы металла, при его использовании для приготовления наночастиц металлов первого переходного ряда. В ходе работы проведено варьирование сред для напыления на основе ионных жидкостей, эвтектических растворителей, низко- и высокомолекулярных органических соединений. Получены частицы меди, никеля, а также медно-никелевого и медно-цинкового сплавов. На примере реакции активации связи сера–сера в дифенилдисульфиде показано, что до 96% распыленной меди может быть эффективно использовано в катализе, тогда как в случае никеля и цинка порядка трех четвертей металла может выводиться из системы в неактивной форме, при этом легкоокисляемые компоненты могут выступать в качестве жертвенных стабилизаторов для частиц умеренно активных металлов в случае напыления двухкомпонентных сплавов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Кашин

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.kashin@ioc.ac.ru
Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. Biffis A., Centomo P., Del Zotto A., Zecca M. // Chem. Rev. 2018. V. 118. № 4. P. 2249–2295. http s://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00443
  2. Dalton T., Faber T., Glorius F. // ACS Cent. Sci. 2021. V. 7. № 2. P. 245–261. http s://doi.org/10.1021/acscentsci.0c01413
  3. Chan A.Y., Perry I.B., Bissonnette N.B., Buksh B.F., Edwards G.A., Frye L.I., Garry O.L., Lavagnino M.N., Li B.X., Liang Y., Mao E., Millet A., Oakley J.V., Reed N.L., Sakai H.A., Seath C.P., MacMillan D.W.C. // Chem. Rev. 2022. V. 122. № 2. P. 1485–1542. http s://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00383
  4. Devendar P., Qu R.-Y., Kang W.-M., He B., Yang G.-F. // J. Agric. Food Chem. 2018. V. 66. № 34. P. 8914–8934. http s://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b03792
  5. Hayler J.D., Leahy D.K., Simmons E.M. // Organometallics. 2019. V. 38. № 1. P. 36–46. http s://doi.org/10.1021/acs.organomet.8b00566
  6. Xia Y., Yang H., Campbell C.T. // Acc. Chem. Res. 2013. V. 46. № 8. P. 1671–1672. http s://doi.org/10.1021/ar400148q
  7. Xie C., Niu Z., Kim D., Li M., Yang P. // Chem. Rev. 2020. V. 120. № 2. P. 1184–1249. http s://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00220
  8. Astruc D. // Chem. Rev. 2020. V. 120. № 2. P. 461–463. http s://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00696
  9. Hong K., Sajjadi M., Suh J.M., Zhang K., Nasrollahzadeh M., Jang H.W., Varma R.S., Shokouhimehr M. // ACS Appl. Nano Mater. 2020. V. 3. № 3. P. 2070–2103. http s://doi.org/10.1021/acsanm.9b02017
  10. Ohtaka A. // Catalysts. 2021. V. 11. № 11. P. 1266. http s://doi.org/10.3390/catal11111266
  11. Cha J.-H., Park S.-M., Hong Y.K., Lee H., Kang J.W., Kim K.-S. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2012. V. 12. № 4. P. 3641–3645. http s://doi.org/10.1166/jnn.2012.5590
  12. Cloud J.E., McCann K., Perera K.A.P., Yang Y. // Small. 2013. V. 9. № 15. P. 2532–2536. http s://doi.org/10.1002/smll.201202470
  13. Cloud J.E., Yoder T.S., Harvey N.K., Snow K., Yang Y. // Nanoscale. 2013. V. 5. № 16. P. 7368–7378. http s://doi.org/10.1039/c3nr02404k
  14. Sarcina L., García-Manrique P., Gutiérrez G., Ditaranto N., Cioffi N., Matos M., Blanco-López M.d.C. // Nanomaterials. 2020. V. 10. № 8. P. 1542. http s://doi.org/10.3390/nano10081542
  15. Zhang J., Chaker M., Ma D. // J. Colloid Interface Sci. 2017. V. 489. P. 138–149. http s://doi.org/10.1016/j.jcis.2016.07.050
  16. Jiang Z., Li L., Huang H., He W., Ming W. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 23. P. 14658. http s://doi.org/10.3390/ijms232314658
  17. Balachandran A., Sreenilayam S.P., Madanan K., Thomas S., Brabazon D. // Results Eng. 2022. V. 16. P. 100646. http s://doi.org/10.1016/j.rineng.2022.100646
  18. Nyabadza A., Vazquez M., Brabazon D. // Crystals. 2023. V. 13. № 2. P. 253. http s://doi.org/10.3390/cryst13020253
  19. Wender H., Migowski P., Feil A.F., Teixeira S.R., Dupont J. // Coord. Chem. Rev. 2013. V. 257. № 17–18. P. 2468–2483. http s://doi.org/10.1016/j.ccr.2013.01.013
  20. Cha I.Y., Yoo S.J., Jang J.H. // J. Electrochem. Sci. Technol. 2016. V. 7. № 1. P. 13–26. http s://doi.org/10.5229/JECST.2016.7.1.19
  21. Qadir M.I., Kauling A., Ebeling G., Fartmann M., Grehl T., Dupont J. // Aust. J. Chem. 2019. V. 72. № 2. P. 49–54. http s://doi.org/10.1071/CH18183
  22. Cano I., Weilhard A., Martin C., Pinto J., Lodge R.W., Santos A.R., Rance G.A., Åhlgren E.H., Jónsson E., Yuan J., Li Z.Y., Licence P., Khlobystov A.N., Alves Fernandes J. // Nat. Commun. 2021. V. 12. P. 4965. http s://doi.org/10.1038/s41467-021-25263-6
  23. Nguyen M.T., Deng L., Yonezawa T. // Soft Matter. 2022. V. 18. № 1. P. 19–47. http s://doi.org/10.1039/D1SM01002F
  24. Hirano M., Enokida K., Okazaki K.-i., Kuwabata S., Yoshida H., Torimoto T. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15. № 19. P. 7286–7294. http s://doi.org/10.1039/c3cp50816a
  25. Zhou Y.-Y., Liu C.-H., Liu J., Cai X.-L., Lu Y., Zhang H., Sun X.-H., Wang S.-D. // Nano-Micro Lett. 2016. V. 8. № 4. P. 371–380. http s://doi.org/10.1007/s40820-016-0096-2
  26. Liu C., Cai X., Wang J., Liu J., Riese A., Chen Z., Sun X., Wang S.-D. // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 31. P. 13476–13484. http s://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.05.194
  27. Sriram P., Kumar M.K., Selvi G.T., Jha N.S., Mohanapriya N., Jha S.K. // Electrochim. Acta. 2019. V. 323. P. 134809. http s://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.134809
  28. Tsuda T., Yoshii K., Torimoto T., Kuwabata S. // J. Power Sources. 2010. V. 195. № 18. P. 5980–5985. http s://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.11.027
  29. Cha I.Y., Ahn M., Yoo S.J., Sung Y.-E. // RSC Adv. 2014. V. 4. № 73. P. 38575–38580. http s://doi.org/10.1039/C4RA05213G
  30. Zhu M., Nguyen M.T., Sim W.J., Yonezawa T. // Mater. Adv. 2022. V. 3. № 24. P. 8967–8976. http s://doi.org/10.1039/D2MA00688J
  31. Chung M.W., Cha I.Y., Ha M.G., Na Y., Hwang J., Ham H.C., Kim H.-J., Henkensmeier D., Yoo S.J., Kim J.Y., Lee S.Y., Park H.S., Jang J.H. // Appl. Catal. B: Environ. 2018. V. 237. P. 673–680. http s://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.06.022
  32. Oda Y., Hirano K., Yoshii K., Kuwabata S., Torimoto T., Miura M. // Chem. Lett. 2010. V. 39. № 10. P. 1069–1071. http s://doi.org/10.1246/cl.2010.1069
  33. Luza L., Gual A., Eberhardt D., Teixeira S.R., Chiaro S.S.X., Dupont J. // ChemCatChem. 2013. V. 5. № 8. P. 2471–2478. http s://doi.org/10.1002/cctc.201300123
  34. Chang J.-B., Liu C.-H., Liu J., Zhou Y.-Y., Gao X., Wang S.-D. // Nano-Micro Lett. 2015. V. 7. № 3. P. 307–315. http s://doi.org/10.1007/s40820-015-0044-6
  35. Liu C.-H., Liu J., Zhou Y.-Y., Cai X.-L., Lu Y., Gao X., Wang S.-D. // Carbon. 2015. V. 94. P. 295–300. http s://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.07.003
  36. Kashin A.S., Prima D.O., Arkhipova D.M., Ananikov V.P. // Small. 2023. V. 19. № 43. P. 2302999. http s://doi.org/10.1002/smll.202302999
  37. Lee C.-F., Liu Y.-C., Badsara S.S. // Chem. – Asian J. 2014. V. 9. № 3. P. 706–722. http s://doi.org/10.1002/asia.201301500
  38. Lee C.-F., Basha R.S., Badsara S.S. // Top. Curr. Chem. 2018. V. 376. № 3. P. 25. http s://doi.org/10.1007/s41061-018-0203-6
  39. Beletskaya I.P., Ananikov V.P. // Chem. Rev. 2022. V. 122. № 21. P. 16110–16293. http s://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00836
  40. Kashin A.S., Arkhipova D.M., Sahharova L.T., Burykina J.V., Ananikov V.P. // ACS Catal. 2024. V. 14. № 8. P. 5804–5816. http s://doi.org/10.1021/acscatal.3c06258

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. таблица1

Скачать (117KB)
Метаданные
3. Рис. 1. (а) Принципиальная схема устройства магнетронного распыления. M(0) – металл в нулевой степени окисления. (б) Жидкие вещества, использованные в качестве среды. Красным цветом отмечены жидкости, совместимые с вакуумом камеры для напыления, но взаимодействующие с распыляемыми частицами; зеленым – инертные устойчивые среды, пригодные для использования в синтезе наночастиц.

Скачать (185KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Энергодисперсионные рентгеновские спектры в диапазонах 2–3 кэВ и 7–10 кэВ для образцов металлсодержащей фазы, выделенной после реакции между дифенилдисульфидом и частицами меди (черная кривая), никеля (красная кривая), медно-никелевого сплава (синяя кривая) или медно-цинкового сплава (зеленая кривая) в среде пиридиниевой ионной жидкости.

Скачать (126KB)
Метаданные
5. Рис. 3. СПЭМ-изображения частиц меди и медно-цинкового сплава в среде пиридиниевой ионной жидкости (а) и (г) и соответствующие гистограммы распределения частиц по размерам (б) и (д); СПЭМ-изображения реакционных смесей, полученных после обработки частиц меди и медно-цинкового сплава дифенилдисульфидом в среде ионной жидкости (в) и (е).

Скачать (297KB)
Метаданные

Примечание

Представлено академиком РАН В.П. Ананиковым


© Российская академия наук, 2024