ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАРБОКСИЛАТОВ В КАЧЕСТВЕ ПРЕКУРСОРОВ В ПОЛИОЛЬНОМ СИНТЕЗЕ НАНОПОРОШКОВ СЕРЕБРА
Authors: А.И. ТИТКОВ , О.А. ЛОГУТЕНКО , Т.А. БОРИСЕНКО , А.М. ВОРОБЬЁВ , Ю.М. ЮХИН , Н.З. ЛЯХОВ 
Published: November 2024

Данная работа посвящена разработке простого метода синтеза микро- и наночастиц серебра, которые могут быть использованы для создания электропроводящих композиций, в том числе паст, чернил и адгезивов. Для достижения поставленной задачи исследован процесс восстановления алкилкарбоксилатов серебра (АКС) с различной длиной и структурой метиленовой цепи этилен- и пропиленгликолем. Показана возможность получения монодисперсных наночастиц серебра без использования полимеров в качестве дисперсантов и стабилизаторов. Полученные частицы охарактеризованы методами рентгенофазового анализа и электронной микроскопии. Установлено, что полное восстановление неразветвленных короткоцепочечных АКС проходит при более низкой температуре (100-130 °С), чем длинноцепочечных (130-170 °С). Частицы, синтезированные в этих условиях, характеризуются сферической формой, а их средний размер уменьшается от 70 до 16 нм с ростом длины метиленовой цепи. В случае разветвленной структуры АКС процесс восстановления полиолами начинается при более низких температурах и сопровождается образованием более крупных частиц серебра размером от 150 до 450 нм. Показано, что характеристики частиц, полученных восстановлением линейных АКС, практически не зависят от условий синтеза, тогда как в случае их разветвленных аналогов температура, время синтеза и природа полиола оказывают влияние на размер образующихся частиц. На основании полученных данных предложен механизм образования наночастиц серебра. Частицы серебра, синтезированные по разработанной методике, могут найти применение в качестве металлических наполнителей в составах чернил и паст для 2D- и 3D-печати в процессе изготовления функциональных компонентов и устройств, в электропроводящих адгезивных компаундах, а также в полимерных композитах, в медицине и биологии.

The aim of this work was to develop a simple method to prepare silver micro- and nanoparticles that can be used to fabricate electroconductive compositions, including pastes, inks, and adhesives. To achieve this goal, the reduction of silver alkyl carboxylates (SAC) with different lengths and structures of the methylene chain by ethylene and propylene glycol was studied. The possibility of preparing monodisperse silver nanoparticles without using polymers as dispersants and stabilisers was shown. The particles obtained were characterized by X-ray diffraction analysis and electron microscopy. It was found that complete reduction of the straight short-chain alkyl SAC occurred at lower temperature (100-130 °C) than long-chain ones (130-170 °C). The particles synthesised under these conditions were spherical, and their average size decreased from 70 to 16 nm with an increase in the length of methylene chain. In the case of branched SAC structure, the reduction with polyols started at lower temperatures and was accompanied by the formation of larger silver particles 150 to 450 nm in size. It was shown that the characteristics of particles obtained by the reduction of linear SAC were almost independent of the synthesis conditions, whereas in the case of branched analogues the temperature, synthesis time and polyol type affected the size of the particles formed. Based on the data obtained, a mechanism for the formation of silver nanoparticles was proposed. Silver particles synthesised according to the developed procedure can find application as metal fillers in 2D and 3D printing inks and pastes for the manufacture of functional components and devices, in conductive adhesive compounds, in polymer composites, in medicine and biology.