Халугарова Камиля – аспирантка по направлению "Электроника, радиотехника и системы связи", младший научный сотрудник кафедры микро- и наноэлектроники
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Kamilya Khalugarova, Postgraduate student in "Electronics, Radio Engineering and Communication Systems", Junior Researcher of the Department of Micro- and Nanoelectronics
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Спивак Юлия Михайловна – доктор технических наук (2022), доцент (2015), доцент кафедры микро- и наноэлектроники
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Yulia M. Spivak, Dr. Sci. (Eng.) (2022), Assistant Professor (2015), Assistant Professor of the Department of Micro- and Nanoelectronics
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Мошников Вячеслав Алексеевич – доктор физико-математических наук (1997), профессор (1999), профессор кафедры микро- и наноэлектроники; почетный работниквысшего профессионального образования Российской Федерации (2007)
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Vyacheslav A. Moshnikov, Dr Sci. (Phys.-Math.) (1997), Professor (1999), Professor of the Department of Micro- and Nanoelectronics; Honorary Worker of Higher Professional Education of the Russian Federation (2007)
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Введение. Пористые наночастицы оксидов металлов имеют большое научно-технологическое значение и широкий спектр применения. Для получения таких материалов применяются методы соосаждения, золь-гель, а также микроэмульсионные, гидротермальные, парофазные и другие методы. В настоящее время для синтеза пористых наночастиц оксидов металлов разрабатываются методы зеленого синтеза с применением экстрактов растений.
Цель работы. Разработка масштабируемой методики получения пористых наночастиц оксида никеля с высокой удельной площадью поверхности. Исследование особенностей формирования иерархических пористых наночастиц оксида никеля методом зеленого синтеза.
Материалы и методы. Методом зеленого синтеза с применением экстракта дымянки лекарственной получены наночастицы оксида никеля. Химический состав и микроструктура поверхности исследованы с помощью рентгенофазового анализа, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Для исследования параметров полученной пористой структуры, таких, как удельная площадь поверхности, объем и размер пор, использовали метод тепловой десорбции и метод Брунауэра–Эммета–Теллера.
Результаты. Методом зеленого синтеза с применением экстракта растения получены крупные пористые агломераты размерами от нескольких до десятков микрометров. Показано, что изменением частоты центрифугирования можно варьировать удельную площадь поверхности структур (до значений Sуд = 130 м2 /г). Также показано, что удельной площадью поверхности частиц можно управлять температурой отжига. При выборе оптимальной температуры возможно полное (почти полное) удаление органических лигандов, стабилизирующих наночастицы. Предложена модель получения развитой пористой структуры при зеленом синтезе.
Заключение. Методом зеленого синтеза с применением экстракта дымянки лекарственной были получены иерархические пористые наночастицы оксида никеля, разработана методика получения этих наночастиц с высокой удельной площадью поверхности. Показано, что такие технологические параметры, как частота центрифугирования и температура отжига, существенно влияют на строение и удельную площадь поверхности пористых наночастиц оксида никеля. Системы из пористых наночастиц перспективны для применения в качестве катализаторов, адсорбентов, электродов и магнитных и фотоэлектрических материалов. Также такие агрегированные наночастицы перспективны для применения в инкорпорированных и инкапсулированных нанокомпозитах и для создания специализированных ростовых платформ.
Introduction. Porous metal oxide nanoparticles are of great scientific and technological importance due to their wide range of applications. Such materials are obtained by co-deposition, sol-gel, microemulsion, hydrothermal, vapor-phase, etc., methods. Currently, porous metal oxide nanoparticles can be obtained by green synthesis from plant extracts.
Aim. Development of a scalable technique for obtaining porous nickel oxide nanoparticles with a high specific surface area. Investigation of the process of forming hierarchical porous nickel oxide nanoparticles by green synthesis.
Materials and methods. Nickel oxide nanoparticles were obtained by green synthesis using an extract of Fumaria officinalis, a medicinal plant. The chemical composition and surface microstructure were studied by X-ray phase analysis, scanning and transmission electron microscopy. The parameters of the resulting porous structure, such as specific surface area, volume, and pore size, were investigated by the methods of thermal desorption and BET.
Results. Large porous agglomerates ranging in size from several to tens of micrometers were obtained. It was shown that centrifugation rate can be used to vary the specific surface area of structures (up to values of Ssa = 130 m2 /g). Annealing temperature can also be used to manage the specific surface area of particles. When an optimal temperature is selected, an almost complete removal of organic ligands that stabilize nanoparticles can be achieved. A model for obtaining a developed porous structure by green synthesis is proposed.
Conclusion. Hierarchical porous nickel oxide nanoparticles were obtained by the method of green synthesis using a Fumaria officinalis extract. A technique for obtaining porous nickel oxide nanoparticles with a high specific surface area was developed. It is shown that technological parameters, such as centrifugation rate and annealing temperature, affect significantly the structure and specific surface area of porous nickel oxide nanoparticles. Systems made of porous nanoparticles are promising for use as catalysts, adsorbents, and electrodes, as well as magnetic and photovoltaic materials. Such aggregated nanoparticles are also promising for use in incorporated and encapsulated nanocomposites, and for creating specialized growth platforms.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.