Ученые из Института общей и неорганической химии им Н. С. Курнакова РАН разработали оригинальный, одноступенчатый и энергосберегающий метод получения нанокристаллического борида кобальта, применяемого в материаловедении в качестве антикоррозионного и износостойкого покрытия для металлических деталей, а также используемого в качестве катализатора для получения водорода и кислорода в химической промышленности. Предложенный метод перспективен для синтеза наночастиц борида кобальта высокой чистоты и обеспечивает снижение энерго- и трудозатрат. Результаты исследования опубликованы в январском номере журнала Molecules.

На сегодняшний день одним из перспективных способов получения нанокристаллических боридов металлов является использование термической плазмы. Однако данный процесс является многоступенчатым и требует значительных временных затрат. При этом наличие примесей и дефектов в структуре получаемых материалов ухудшает их характеристики, поэтому достижение высокой чистоты образующегося борида является ключевым технологическим требованием.

Московские химики предложили получать бориды металлов из координационных соединений, содержащие энергоемкие кластерные анионы бора, что позволило заметно снизить температуру термической обработки.

«Предложенный нами метод основан на термическом разложении координационных соединений кобальта с кластерными анионами бора при 900 °C в атмосфере аргона. В результате нам удалось в одну стадию получить нанокристаллический борид кобальта размером до 35 нм с распределением частиц по размерам, что является ключевым фактором для использования этого материала в катализе. При этом мы обнаружили, что варьирование природы используемого кластерного аниона бора (количество атомов бора в составе кластера, наличие различных функциональных групп) может влиять как на фазовый состав, так и на структурные особенности образующегося моноборида кобальта. В частности, можно получить наночастицы борида кобальта на поверхности бор-нитридной матрицы или в виде индивидуального соединения. Это расширяет круг потенциальных применений и возможности масштабирования получения борида кобальта» – рассказала доктор химических наук Елена Анатольевна Малинина, главный научный сотрудник Лаборатории химии легких элементов и кластеров ИОНХ РАН.

Основываясь на результатах работы предлагается масштабировать технологический процесс для промышленного получения борида кобальта. Авторы планируют развивать разработанную методику и опробовать ее для получения боридов меди и редкоземельных металлов.

Работа поддержана Министерство науки и высшего образования РФ (№ 075-15-2020-779).

Источник: ИОНХ РАН.