Наночастицы никеля используют в качестве катализатора в производстве различных веществ, например синтетических углеводородов. Широкое применение этого недорогого каталитического металла ограничивается тем, что в распоряжении учёных нет эффективного метода получения наночастиц одинаковой структуры и с небольшим разбросом по объёму.

Учёные из НОЦ «Нанотехнологии и наноматериалы» Тамбовского государственного университета им. Г. Р. Державина предложили получать наночастицы никеля определённого размера с помощью осаждения металла на углеродные нанотрубки, своеобразные «строительные леса» для частиц никеля. Отчёт об исследовании опубликован в «Письмах в журнал технической физики». Работа поддержана ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» и АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы».

Наночастицы получали путём гальванохимического осаждения (воздействия электрического поля на никель-содержащий электролит). На полированную поверхность медного катода учёные предварительно наносили водную суспензию нанотрубок. После высыхания воды на поверхности катода оставались углеродные нанотрубки, на которые впоследствии осаждался никель. С помощью электронной микроскопии учёные исследовали структуру полученных частиц.

Наночастицы никеля преимущественно осаждались на различных дефектах нанотрубок или на их концах. В процессе роста частицы никеля образовывали «бусинки» на углеродных нанотрубках. Полученная структура состояла из никелевых наночастиц, расположенных на каркасе углеродных нанотрубок, с небольшим разбросом по размерам. Авторы отмечают, что массив углеродных нанотрубок с нанесёнными на них частицами никеля остаётся высокопрозрачным для потока жидкости или газа, в отличие от обычного порошка никелевых частиц. Это позволяет предположить, что каталитическая активность частиц никеля, нанесённых на нанотрубки, окажется выше.

Себестоимость углеродных нанотрубок остаётся сегодня достаточно высокой, и поэтому авторы провели приблизительную оценку рентабельности использования нанотрубок в качестве каркаса для никелевого катализатора. Оказалось, что суммарная площадь поверхности наночастиц никеля превышает площадь нанотрубки в два и более раз. Это оправдывает использование углеродных нанотрубок в качестве «лесов» для наночастиц никеля.

Предложенная структура сможет расширить и спектр применения самих нанотрубок, например, в качестве биоактивных материалов. Нанотрубки легко поглощаются клетками и поэтому могут выступать в роли переносчиков различных молекул, необходимых для лечения и диагностики. Магнитные свойства никеля могут помочь в разработке методов направленной доставки лекарств в клетки, а увеличение суммарной площади поверхности позволит «нагрузить» нанотрубку большей дозой необходимых молекул.

Источник информации:

Ю. И. Головин, Д. Ю. Головин, А. В. Шуклинов, Р. А. Столяров,В. М. Васюков Электроосаждение наночастиц никеля на поверхность многостенных углеродных нанотрубок. – Письма в журнал технической физики. – 2011. – Т. 37. выпуск 6.