MAGNETIC PROPERTIES OF (NI–CO)@C NANOCOMPOSITES: EFFECT OF CARBON

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Nanocomposites (Ni–Co)@C with different Ni:Co ratios and core-shell structure were obtained by gas-phase synthesis. Structural and phase analysis of the samples was carried out using X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The size of the metal core of particles, determined from X-ray data, is (7–8) nm, the shell thickness, several nm. Magnetic properties and 59Co NMR spectra were measured before and after annealing at different temperatures. The evolution of properties and NMR spectra with varying cobalt content and as a result of heat treatments is interpreted in the context of changes in the carbon content in the core of composites.

About the authors

M. A. Uimin

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

A. S. Konev

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

A. Y. Yermakov

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Ural Federal University

Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia; Ekaterinburg, 620002 Russia

S. I. Novikov

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

I. A. Kurmachev

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

V. S. Gaviko

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; Ural Federal University

Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia; Ekaterinburg, 620002 Russia

K. N. Mikhalev

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

D. A. Prokopyev

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

E. V. Suvorkova

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

V. V. Makarov

Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: uimin@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

References

  1. Yan W., Xiao F., Li X., He W., Yao Y., Wan D., Liu X., Liu Y., Feng F., Zhang Q., Lu C., Li X. Nickel and oxygen-containing functional groups co-decorated graphene-like shells as catalytic sites with excellent selective hydrogenation activity and robust stability // Chem. Eng. J. 2023. V. 452. P. 139361.
  2. Zhang Y.-C., Han C., Gao J., Pan L., Wu J., Zhu X.-D., Zou J.-J. NiCo-Based Electrocatalysts for the Alkaline Oxygen Evolution Reaction: A Review // ACS Catal. 2021. V. 11. No. 20. P. 12485–12509.
  3. Horlyck J., Lawrey C., Lovell E.C., Amal R., Scott J. Elucidating the impact of Ni and Co loading on the selectivity of bimetallic NiCo catalysts for dry reforming of methane // Chem. Eng. J. 2018. V. 352. P. 572–580.
  4. Wang H., Li X., Lan X., Wang T. Supported Ultrafine NiCo Bimetallic Alloy Nanoparticles Derived from Bimetal–Organic Frameworks: A Highly Active Catalyst for Furfuryl Alcohol Hydrogenation // ACS Catal. 2018. V. 8. No. 3. P. 2121–2128.
  5. Chen S., Yang B. Activity and stability of alloyed NiCo catalyst for the dry reforming of methane: A combined DFT and microkinetic modeling study // Catal. Today. 2022. V. 400–401. P. 59–65.
  6. Liu X., Park M., Kim M.G., Gupta S., Wu G., Cho J. Integrating NiCo Alloys with Their Oxides as Efficient Bifunctional Cathode Catalysts for Rechargeable Zinc–Air Batteries // Angew. Chem. Int. Ed. 2015. V. 54. No. 33. P. 9654–9658.
  7. Kaewmeesri R., Nonkumwong J., Kiatkittipong W., Laosiripojana N., Faungnawakij K. Deoxygenations of palm oil-derived methyl esters over mono- and bimetallic NiCo catalysts // J. Environ. Chem. Eng. 2021. V. 9. No. 2. P. 105128.
  8. Zhao Y., Li H., Li H. NiCo@SiO2 core-shell catalyst with high activity and long lifetime for CO2 conversion through DRM reaction // Nano Energy. 2018. V. 45. P. 101–108.
  9. Guo D., Wang S., Feng J., Pan H. Selective hydrogenation of diphenyl ethers over NiCo bimetallic catalyst // Mol. Catal. 2023. V. 546. P. 113215.
  10. Döner A., Karcı İ., Kardaş G. Effect of C-felt supported Ni, Co and NiCo catalysts to produce hydrogen // Int. J. Hydrog. Energy. 2012. V. 37. No. 12. P. 9470–9476.
  11. Long J., Shen K., Chen L., Li Y. Multimetal-MOF-derived transition metal alloy NPs embedded in an N-doped carbon matrix: highly active catalysts for hydrogenation reactions // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. No. 26. P. 10254–10262.
  12. Zhao Y., Li H., Li H. NiCo@SiO2 core-shell catalyst with high activity and long lifetime for CO2 conversion through DRM reaction // Nano Energy. 2018. V. 45. P. 101–108.
  13. Deng Z., Yi Q., Zhang Y., Nie H. NiCo/C-N/CNT composite catalysts for electro-catalytic oxidation of methanol and ethanol // J. Electroanal. Chem. 2017. V. 803. P. 95–103.
  14. Uimin M.A., Novikov S.I., Konev A.S., Byzov I.V., Yermakov A.Ye., Minin A.S., Privalova D.V., Gaviko V.S., Shchegoleva N.N. Evolution of the Structure and Magnetic Properties of Ni@C Composite Nanoparticles upon Annealing // Phys. Met. Metallogr. 2019. V. 120. No. 3. P. 228–232.
  15. Mikhalev K.N., Germov A.Y., Uimin M.A., Yermakov A.E., Konev A.S., Novikov S.I., Gaviko V.S., Ponosov Y.S. Magnetic state and phase composition of carbon-encapsulated Co@C nanoparticles according to59 Co,13 C NMR data and Raman spectroscopy // Mater. Res. Express. 2018. V. 5. No. 5. P. 055033.
  16. Germov A.Yu., Prokopyev D.A., Konev A.S., Uimin M.A., Minin A.S., Yermakov A.E., Goloborodsky B.Yu., Kurmachev I.A., Suvorkova Ye.V. NMR and Mossbauer studies of core–shell FeCo@C ferromagnetic nanoparticles near the superparamagnetic transition // J. Magn. Magn. Mater. 2023. V. 588. P. 171391.
  17. Tan L.P., Padhy S.P., Tsakadze Z., Chaudhary V., Ramanujan R.V. Accelerated property evaluation of Ni–Co materials libraries produced by multiple processing techniques // J. Mater. Res. Technol. 2022. V. 20. P. 4186–4196.
  18. Siegel D.J., Van Schilfgaarde M., Hamilton J.C. Understanding the Magnetocatalytic Effect: Magnetism as a Driving Force for Surface Segregation // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. No. 8. P. 086101.
  19. Riedi P.C., Scurlock R.G. The distribution of effective field at the59 Co nuclei in cobalt-nickel alloys // Proc. Phys. Soc. 1967. V. 92. No. 1. P. 117–124.
  20. Геращенко А.П., Волкова З.Н., Садыков А.Ф., Смольников А.Г., Пискунов А.Ф., Михалев К.Н. // ЖЭТФ. 2025. V. 167. № 4. P. 553–570.
  21. Cable J.W., Wollan E.O., Koehler W.C. Distribution of Magnetic Moments in Pd − 3d and Ni − 3d Alloys // Phys. Rev. 1965. V. 138. No. 3A. P. A755–A759.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».