Russian Journal of General ChemistryRussian Journal of General ChemistryЖурнал общей химии0044-460X3034-5596The Russian Academy of Sciences66746410.31857/S0044460X24030151FXYSFQArticlesСтатьиResearch ArticleSynthesis of Copper-Nickel Bimetallic Nanoparticles by Caprylate Reduction in Benzyl AlcoholПолучение биметаллических наночастиц медь-никель восстановлением каприлатов в бензиловом спиртеhttps://orcid.org/0000-0003-0835-9985TitkovA. I.ТитковАлександр Игоревич
Russian Federation
ologutenko@solid.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3230-3335GerasimovE. Yu.ГерасимовЕвгений Юрьевич
Russian Federation
ologutenko@solid.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4896-3821VorobyovA. M.ВоробьевАлександр Михайлович
Russian Federation
ologutenko@solid.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4193-3571MalbakhovaI. A.МальбаховаИнна Александровна
Russian Federation
ologutenko@solid.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0341-8755BorisenkoT. A.БорисенкоТатьяна Андреевна
Russian Federation
ologutenko@solid.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1523-5446LogutenkоO. A.ЛогутенкоОльга Алексеевна
Russian Federation
ologutenko@solid.nsc.ruInstitute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наукG. K. Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук1503202494345046026022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0044-460X/article/view/667464

Based on the process of joint reduction of copper and nickel caprylates in benzyl alcohol at 185°C, a simple method for the synthesis of bimetallic copper and nickel nanoparticles was developed. The prepared bimetallic nanoparticles may be of interest for creating new compositions of electrically conductive inks and pastes for 2D and 3D printing. The resulting nanoparticles were characterized by X-ray phase analysis, scanning and transmission electron microscopy in combination with energy-dispersive X-ray spectroscopy. The prepared copper and nickel nanoparticles are single- or two-phase bimetallic solid solutions of various compositions. The effect of the phase composition of bimetallic powders on their resistance to oxidation was studied. It was shown that an increase in the nickel content in the composition leads to a decrease in the degree of nanoparticles oxidation. The proposed method is one-step, does not require the use of additional stabilizers and reducing agents, the synthesis is carried out in one-pot and is easily scalable. The method can also be used to obtain other bi- and polymetallic nanoparticles.

На основе процесса совместного восстановления каприлатов меди и никеля в бензиловым спирте при 185°C разработан простой метод синтеза биметаллических наночастиц меди и никеля, которые могут представлять интерес для создания новых композиций электропроводящих чернил и паст для 2D- и 3D-печати. Полученные наночастицы охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии в сочетании с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией. Полученные частицы представляют собой одно- или двухфазные биметаллические твердые растворы различного состава. Исследовано влияние фазового состава биметаллических порошков на их устойчивость к окислению. Показано, что увеличение содержания никеля в составе приводит к уменьшению степени окисления наночастиц. Предложенный способ является одностадийным, не требует использования дополнительных стабилизаторов и восстановителей, синтез проводится в одном реакторе и легко масштабируется. Метод также можно использовать для получения других би- и полиметаллических наночастиц.

nickelcopperbimetallic nanoparticlescarboxylatesbenzyl alcoholreductionникельмедьбиметаллические наночастицыкарбоксилатыбензиловый спиртвосстановлениеИнститут химии твердого тела и механохимии СО РАН (проект)Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry SB RAS (project)122032900069-8Wu W. // Nanoscale. 2017. Vol. 9. P. 7342. doi 10.1039/C⁷NR01604BHuang Q., Zhu Y. // Adv. Mater. Technol. 2019. Vol. 4. N 5. P. 1. doi 10.1002/admt.201970029Nanotechnology for food packaging. Materials, processing technologies, and safety issues / Eds M. Cerqueira, J. Lagaron, L. Castro, A. Vicente. Amsterdam: Elsevier, 2018. 332 p.Rao V.K., Abhinav K.V., Karthik P.S., Singh S.P. // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 77760. doi 10.1039/C⁵ra12013fMagdassi S., Grouchko M., Kamyshny A. // Materials. 2010. Vol. 3. N 9. P. 4626. doi 10.3390/ma3094626Songping W. // Microelectronics J. 2007. Vol. 38. N 1. P. 41. doi 10.1016/j.mejo.2006.09.013Songping W., Li J., Jing N., Zhenou Z., Song L. // Intermetallics. 2007. Vol. 15. N 10. P. 1316. doi 10.1016/ j.intermet.2007.04.001Sharma M.K., Qi D., Buchner R.D., Scharmach W.J., Papavassiliou V., Swihart M.T. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. Vol. 6. N 16. P. 13542. doi 10.1021/am5026853Seemala B., Cai C.M., Kumar R., Wyman C.E., Christopher Ph. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2018. Vol. 6. N 2. P. 2152. doi 10.1021/acssuschemeng.7b03572Pastor-Pérez L., Gu S., Sepúlveda-Escribano A., Rein T.R. // Int. J. Hydrog. Energy. 2019. Vol. 44. N 8. P. 4011. doi 10.1016/j.ijhydene.2018.12.127Meneses-Brassea B.P., Borrego E.A., Blazer D.S., Sanad M.F., Pourmiri S., Gutierrez D.A., Varela-Ramirez A., Hadjipanayis G.C., El-Gendy A.A. // Nanomaterials. 2020. Vol. 10. N 10. P. 1988. doi 10.3390/nano10101988Ban I., Stergar J., Drofenik M., Ferk G., Makovec D. // J. Magn. Magn. Mater. 2011. Vol. 323. N 17. P. 2254. doi 10.1016/j.jmmm.2011.04.004Toshima, N., Yonezawa, T. // New J. Chem. 1998. Vol. 22. N 11. P. 1179. https://doi.org/10.1039/A805753BFerk G., Stergar J., Makovec D., Hamler A., Jaglicic Z., Drofenik M., Ban I. // J. Alloys Compd. 2015. Vol. 648. N 5. P. 53. doi 10.1016/j.jallcom.2015.06.067Stergar J., Ferk G., Ban I., Drofenik M., Hamler A., Jagodic M., Makovec D. // J. Alloys Compd. 2013. Vol. 576. P. 220. doi 10.1016/j.jallcom.2013.04.130Wen M., Liu Q.Y., Wang Y.F., Zhu Y.Z., Wu Q.S. // Colloids Surf. (A). 2008. Vol. 318. P. 238. doi 10.1016/ j.colsurfa.2007.12.041Пугачев В.М., Захаров Ю.А., Васильева О.В., Карпушкина Ю.В., Додонов В.Г. // Химия в интересах устойчивого развития. 2015. Т. 23. С. 169. doi 10.15372/KhUR²0150211Fiévet F., Ammar-Merah S., Brayner R., Chau F., Giraud M., Mammeri F., Peron J., Piquemal J.-Y., Sicard L., Viau G. // Chem. Soc. Rev. 2018. Vol. 47. P. 5187. doi 10.1039/C⁷CS00777AParimaladevi R., Parvathi V.P., Lakshmi S.S., Umadev M. // Mater. Lett. 2018. Vol. 211. P. 82. doi 10.1016/ j.matlet.2017.09.097Bonet F., Grugeon S., Dupont L., Herrera Urbina R., Guery C., Tarascon J.M. // J. Solid State Chem. 2003. Vol. 172. P. 111. doi 10.1016/S0022-4596(02)00163-9Niederberger M., Bartl M.H., Stucky G.D. // J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol. 124, N 46. P. 13642–13643. https://doi.org/10.1021/ja027115iЛяхов Н.З., Юхин Ю.М., Тухтаев Р.К., Мищенко К.В., Титков А.И., Логутенко О.А. // Химия в интересах устойчивого развития. 2014. Т. 22. № 4. С. 409.Юхин Ю.М., Титков А.И., Логутенко О.А., Мищенко К.В., Ляхов Н.З. // ЖОХ. 2017. Т. 87. № 12. С. 2057; Yukhin Yu.M., Titkov A.I., Logutenko O.A., Mishchenko K.V., Lyakhov N.Z. // Russ. J. Gen. Chem. 2017. Vol. 87. N 12. P. 2870. doi 10.1134/S1070363217120180Юхин Ю.М., Логутенко О.А., Титков А.И., Ляхов Н.З. // Хим. технол. 2016. Т. 17. № 7. С. 314; Yukhin Yu.M., Logutenko O.A., Titkov A.I., Lyakhov N.Z. // Theor. Found. Chem. Eng. 2017. Vol. 51. N 5. P. 809. doi 10.1134/S0040579517050232Титков А.И., Логутенко О.А., Булина Н.В., Юхин Ю.М., Ляхов Н.З. // Хим. технол. 2016. Т. 17. № 5. С. 202; Titkov A.I., Logutenko O.A., Bulina N.V., Yukhin Y.M., Lyakhov N.Z. // Theor. Found. Chem. Eng. 2017. Vol. 51. N 4. P. 557. doi 10.1134/S004057951704014Titkov A.I., Logutenko O.A., Vorobyov A.M., Gerasimov E.Yu., Shundrina I.K., Bulina N.V., Lyakhov N.Z. // Colloids Surf. (A). 2019. Vol. 577. P. 500. doi 10.1016/ j.colsurfa.2019.06.008Tsybulya S.V., Cherepanova S.V., Soloviyova L.P. // J. Struct. Chem. 1996. Vol. 37, N 2. 332. https://doi.org/10.1007/bf02591064Пирсон У.Б. Кристаллохимия и физика металлов и сплавов. М.: Мир, 1977. T. 1. 419 c.