Борид кобальта часто используют в качестве антикоррозионного и износостойкого покрытия для металлических деталей в материаловедении. Также борид кобальта применяют как катализатор для получения водорода и кислорода в химической промышленности. Ученые из подведомственного Минобрнауки России Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова (ИОНХ) РАН разработали оригинальный, одноступенчатый и энергосберегающий метод получения нанокристаллического борида кобальта. Новый способ перспективен для синтеза наночастиц борида кобальта высокой чистоты и обеспечивает снижение энерго- и трудозатрат при его получении.
Сегодня нанокристаллические бориды металлов получают с использованием термической плазмы. При этом данный метод требует очень высоких температур (порядка нескольких тысяч градусов Цельсия) и сложного оборудования, совмещающего реактор, источники постоянного тока, а также устройства для охлаждения и поддержания давления в реакторе. Однако наличие примесей и дефектов в структуре получаемых материалов ухудшает их характеристики, поэтому достижение высокой чистоты образующегося борида — одно из ключевых технологических требований.
Московские химики предложили получать бориды металлов из координационных соединений, содержащих энергоемкие кластерные анионы бора. Это 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 и при этом достаточно трубчатой печи и кварцевой пробирки. 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 Малинина, главный научный сотрудник лаборатории химии легких элементов и кластеров ИОНХ РАН.
Ученые отмечают, что полученные результаты можно масштабировать для промышленного получения борида кобальта. Авторы планируют развивать разработанную методику и опробовать ее для получения боридов меди и редкоземельных металлов.
Научная статья опубликована в одном из ведущих международных научных журналов. Исследование поддержано Минобрнауки России.