Одноступенчатый энергосберегающий метод получения нанокристаллического борида кобальта, используемого, в том числе, как антикоррозионное и износостойкое покрытие для металлических деталей, разработали ученые Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова (ИОНХ) РАН, 20 марта сообщает пресс-служба Министерства науки и высшего образования.

Нанокристаллические бориды металлов высокой чистоты давно привлекают внимание химиков-материаловедов своими замечательными физико-химическими свойствами, такими как высокая прочность, тугоплавкость, стойкость к окислению, коррозии и износу.

Бориды кобальта к тому же проявляют высокую каталитическую активность в производстве водорода и кислорода, а также могут применяться в качестве анодных материалов в батареях.

В настоящее время для получения боридов переходных металлов используется энерго- и трудозатратный многостадийный процесс с использованием термической плазмы, который требует очень высоких температур — до нескольких тысяч градусов, и сложного оборудования. При этом продукт получают в виде аморфных порошков, что может приводить к наличию примесей, которые вызовут появление дефектов в конечном продукте.

Новый способ получения борида кобальта представляет отличную перспективу для синтеза наночастиц борида кобальта высокой чистоты и обеспечивает при этом снижение энерго- и трудозатрат при его получении.

Он основан на синтезе боридов металлов из координационных соединений, содержащих энергоемкие кластерные анионы бора. Этот метод позволяет существенно снизить температуру термической обработки.

Главный научный сотрудник лаборатории химии легких элементов и кластеров ИОНХ РАН доктор химических наук Елена Малинина пояснила:

«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».

Синтез нанокристаллического борида кобальта при этом происходит в одну стадию. Получаемые наночастицы находятся в пределах до 35 нм и распределяются по размерам, что служит определяющим фактором для использования этого материала в катализе.

Исследуя новый метод, ученые обнаружили, что изменение параметров используемого кластерного аниона бора (количество атомов бора в составе кластера, наличие различных функциональных групп) оказывает влияние и на фазовый состав, и на структурные особенности получаемого моноборида кобальта.

Так, при определенных условиях можно получить наночастицы борида кобальта на поверхности бор-нитридной матрицы или в виде индивидуального соединения, что расширяет сферу промышленного применения с возможностью масштабирования технологии получения борида кобальта, рассказала Елена Малинина.

Исследователи намерены совершенствовать разработанную ими методику, а также применить ее для получения боридов меди и редкоземельных металлов.

Результаты исследования ученые представили в статье «Новый подход к синтезу нанокристаллического борида кобальта в процессе термического разложения комплексов кобальта [Co (DMF)₆]²⁺ с кластерными анионами бора», опубликованной в журнале Molecules.