Pro-ecological methods for synthesis of nickel nanoparticles for composite applications

• Autorzy: Marzec A. , Pędzich Z.

Warianty tytułu

PL

Proekologiczna metoda syntezy nanocząstek niklu do zastosowań w kompozytach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Composites containing nickel nanoparticles dispersed in a ceramic polycrystalline matrix are widely utilized materials for different applications. They are utilized in ceramic matrix/metallic additive composites due to their profitable influence on both the mechanical (grain size growth control, stress relaxation on crack tip by plastic deformation) and functional properties. A zirconia/nano-Ni composite is an important material for solid oxide fuel cell electrodes possessing unique electrochemical properties. Another composite composed of alumina and nano-Ni is a widely investigated structural material showing excellent mechanical properties. The paper presents an innovative pro-ecological method for synthesizing nickel nanoparticles to be used in ceramic matrix/metal particle composites, which could be used as an alternative to traditional methods. The proposed biochemical syntheses minimise or even completely eliminate the amount of produced waste and could be implemented as sustainable processes accepting the basic principles of “green chemistry”. The suggested method enables precise size control of the created nanoparticles and at the same time offers numerous advantages in comparison to conventional methods.

PL

Nanocząstki niklu znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach. Wykorzystuje się je m.in. w kompozytach ceramiczno-metalicznych, gdzie wpływają pozytywnie nie tylko na mechaniczne właściwości kompozytu (kontrola rozrostu ziaren, relaksacja naprężeń przy wierzchołku pęknięcia na skutek kontaktu z fazą plastyczną), ale również na jego właściwości funkcjonalne. Kompozyty zawierające nanocząstki niklu rozproszone w osnowie polikrystalicznego tlenku cyrkonu są wykorzystywane m.in. do budowy elektrod w ogniwach paliwowych z zestalonym elektrolitem tlenkowym (SOFC). Innym przykładem kompozytu zawierającego nanocząstki niklu jest materiał wykazujący znakomite właściwości mechaniczne zbudowany z nanocząstek niklu i Al2O3. W artykule przedstawiono proekologiczną, innowacyjną metodę syntezy nanocząstek niklu do zastosowania w kompozytach ceramiczno-metalicznych jako alternatywę dla metod tradycyjnych. Zaproponowana metoda pozwala nie tylko na precyzyjną kontrolę wielkości powstających nanocząstek, ale również ich równomierne rozłożenie w matrycy ceramicznej, realizując przy tym zasady „zielonej chemii”.

Słowa kluczowe

EN

nickel nanoparticles; biochemical methods; green synthesis; Ni/ZrO2 composite

PL

nanocząstki niklu; metody biochemiczne; zielona synteza; kompozyt Ni/ZrO2

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 14, nr 2
• Strony: 76--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marzec A.

• AGH - University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractory Materials ul. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Pędzich Z.

• AGH - University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Ceramics and Refractory Materials ul. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Stix G., Small is big, The World of Science 2001, 11, 24-29.
• [2] Jurczyk M., Nanomaterials. Selected Aspects, Publisher University of Technology, Poznań 2011.
• [3] Kurzydłowski K., Lewandowska M., Nanomaterials Engineering Structural and Functional, Polish Scientific Publishers, Poznań 2010.
• [4] Kowalska-Góralska M., Zygadlik K., Dobrzański Z., Patkowska-Sokoła B., Kowalski Z., The methods for production of nanocompounds and their practical uses, Chemical Industry 2010, 89, 430-433.
• [5] Shukla V.K., Yadava R.S., Yadavc P., Pandeya A.C., Green synthesis of nanosilver as a sensor for detection of hydrogen peroxide in water, J. Hazard. Mater. 2012, 213-214, 161-166. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2012.01.071.
• [6] Dutta A., Duloi S.K., Tannic acid assisted one step synthesis route for stable colloidal dispersion of nickel nanostructures, Applied Surface Science 2013, 15, 6889-6896.
• [7] Schabes-Retchkiman P.S., Canizal G., Herrera-Becerra R., Zorrilla C., Liu H.B., Ascencio J.A., Synthesis and characterization of monodispersed silver nanoparticles, Optical Mater. 2006, 29, 95.
• [8] Remita S., Mostafavi M., Delcourt M.O., Bimetallic Ag/Pt and Au/Pt aggregates synthesized by radiolysis, Radiat. Phys. Chem. 1996, 47, 275-279.
• [9] Fujimoto T., Mizukoshi Y., Nagata Y., Maeda Y., Oshima R., Sonolytical preparation of various types of metal nanoparticles in aqueous solution, Scripta Materialia 2001, 44, 2183-2186.
• [10] Vladimir V.B., Valentin N.M., Nikolay V.G., Mechanism of Ni film CVD with Ni(Ktfaa)2 precursor on a silicon substrate, Chem. Vap. Deposion. 2005, 11, 368-374.
• [11] Chen R., Zhou K., Preparation of ultrafine nickel powder by wet chemical process, Trans. Nonferrous. Met. Soc. 2006, 16, 1223-1227.
• [12] Liu Z., Li S., Yang Y., Peng S., Hu Z., Qian Y., Complex surfactant assisted hydrothermal route to ferromagnetic nickel nanobelts, Adv. Mater. 2003, 15, 1946-1848.
• [13] Lan Y., Luo W., Wang X., Emulsion theory and its direction on developing leather fatliquor, West Leacher 2002, 2, 20-25.
• [14] Philip D., Rapid green synthesis of spherical gold nanoparticles using Mangifera indica leaf, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2010, 77, 807-810.
• [15] Ghoreishi S.M., Behpour M., Khayatkashani M., Green synthesis of silver and gold nanoparticles using Rosa damascena and its primary application in electrochemistry, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 2011, 45, 1065-1071.
• [16] Fayaz A.M., Balaji K., Girilal M., Yadav R., Kalaichelvan P.T., Venketesan R., Biogenic synthesis of silver nanoparticles and their synergistic effect with antibiotics: a study against gram positive and gram negative bacteria, Nanomed. Nanotechnol. Biol. Med. 1996, 6, 103-109.
• [17] Kaviya S., Santhanalakshmi J., Viswanathan B., Biosynthesis of silver nano-flakes by Crossandra infundibuliformis leaf extract, Materials Letters 2012, 67, 64-66.
• [18] Michalski J., Konopka K., Kurzydłowski K.J., Trzaska M., Gierlotka S., A possibility to obtain an Al2O3/Ni-P nanocomposite through hot pressing (HP) of Al2O3 powders covered by electroless nickel, Composites 2003, 3, 176-181.
• [19] Sekino T., Nakajima T., Ueda S., Niihara K., Reduction and sintering of a nickel-dispersed-alumina composite and its properties, Journal of the American Ceramic Society 1997, 80, 1139-1149.