Silver Ions Hurry Up, Then Wait As They Disperse: Rice Chemists Show Ions Staged Release From Gold-silver Nanoparticles Could Be Useful Property

Переиздано Платоном

Читают: 0

Главная > Нажмите > Ионы серебра торопятся, а затем ждут, пока они рассеются: химики, занимающиеся рисом, показывают, что поэтапное высвобождение ионов из наночастиц золота и серебра может быть полезным свойством

Химики из Университета Райса и Университета Дуйсбург-Эссен (Германия) количественно оценили высвобождение ионов серебра из сплавов наночастиц золота и серебра. Вверху изображения, полученные с помощью трансмиссионного электронного микроскопа, показывают изменение цвета по мере того, как серебро (синий цвет) выщелачивается из наночастицы в течение нескольких часов, оставляя после себя атомы золота. Нижние гиперспектральные изображения показывают, насколько сильно уменьшилась наночастица серебра и золота за четыре часа по мере выщелачивания серебра. (Фото: Университет Райса)

Абстрактные:
В них есть золото в виде наночастиц, и серебра тоже когда-то было много. Но большая часть серебра вымылась, и исследователи хотят знать, как это произошло.

Ионы серебра торопятся, а затем ждут, пока они рассеются: химики, работающие с рисом, показывают, что ступенчатое высвобождение ионов из наночастиц золота и серебра может быть полезным свойством

Хьюстон, Техас | Опубликовано 23 апреля 2021 г.

Сплавы золота и серебра являются полезными катализаторами, которые разлагают загрязнители окружающей среды, облегчают производство пластмасс и химикатов, убивают бактерии на поверхностях, а также выполняют другие задачи. В форме наночастиц эти сплавы могут быть полезны в качестве оптических датчиков или для катализа реакций выделения водорода.

Но есть проблема: серебро не всегда остается на месте.

Новое исследование, проведенное учеными из Университета Райса и Университета Дуйсбург-Эссен, Германия, раскрывает двухэтапный механизм рассеивания серебра. Это открытие может помочь промышленности точно настроить сплавы наночастиц для конкретных целей.

Команда, возглавляемая химиками из Райса Кристи Ландес и Стефаном Линком, а также аспирантом Александром Аль-Зубейди и химиком из Дуйсбург-Эссена Стефаном Барчиковски, использовала сложную микроскопию, чтобы показать, как золото может удерживать достаточно серебра для стабилизации наночастиц.

Их исследование опубликовано в журнале Американского химического общества ACS Nano.

Исследователи использовали гиперспектральный темнопольный микроскоп для изучения наночастиц сплава золота и серебра, содержащих избыток серебра в кислом растворе. Эта техника позволила им запускать плазмоны — пульсации энергии, которые текут по поверхности частиц при освещении. Эти плазмоны рассеивают свет, который меняется в зависимости от состава сплава.

«Зависимость плазмона от состава сплава позволила нам зафиксировать кинетику выщелачивания ионов серебра в реальном времени», — сказал Аль-Зубейди, ведущий автор исследования.

Аль-Зубейди отметил, что пленки из золота и сплавов серебра используются десятилетиями, часто в качестве антибактериальных покрытий, поскольку ионы серебра токсичны для бактерий. «Я думаю, что механизм высвобождения серебра был выведен из исследований пленок сплавов, но он никогда не был доказан количественно», — сказал он.

Первоначально ионы серебра быстро выщелачиваются из наночастиц, которые в результате буквально сжимаются. По мере продолжения процесса решетка золота в большинстве случаев со временем высвобождает все серебро, но около 25% частиц ведут себя по-другому, и выщелачивание серебра является неполным.

Аль-Зубейди сказал, что то, что они наблюдали, предполагает, что золотом можно манипулировать для стабилизации наночастиц сплава.

«Обычно в наших условиях выщелачивание серебра длится около двух часов», — сказал он. «Затем, на втором этапе, реакция больше не происходит на поверхности. Вместо этого, когда решетка золота перестраивается, ионам серебра приходится диффундировать через эту богатую золотом решетку, чтобы достичь поверхности, где они могут быть окислены. Это сильно замедляет скорость реакции.

«В какой-то момент частицы пассивируются, и выщелачивание больше не может происходить», — сказал Аль-Зубейди. «Частицы становятся стабильными. До сих пор мы рассматривали только частицы с содержанием серебра 80-90% и обнаружили, что многие частицы перестают выщелачивать серебро, когда достигают содержания серебра около 50%.

«Это может быть интересная композиция для таких применений, как катализ и электрокатализ», — сказал он. «Мы хотели бы найти золотую середину около 50%, где частицы стабильны, но все же обладают многими свойствами, подобными серебру».

Понимание таких реакций может помочь исследователям создать библиотеку золото-серебряных катализаторов и электрокатализаторов для различных применений.

Линк сказал, что команда Райс приветствовала возможность работать с Барчиковски, лидером в области синтеза наночастиц посредством лазерной абляции. «Это позволяет создавать наночастицы сплавов различного состава, не содержащие стабилизирующих лигандов», — сказал он.

«С нашей стороны, у нас была идеальная техника для изучения процесса выщелачивания ионов серебра из множества наночастиц одного сплава параллельно с помощью гиперспектральной визуализации», — добавил Ландес. «Только одночастичный подход позволил решить внутри- и межчастичную геометрию».

«Эти усилия позволят использовать новый подход к созданию наноструктурированных катализаторов и новых материалов с уникальными электрохимическими, оптическими и электронными свойствами», — сказал Роберт Манц, руководитель программы по электрохимии в Исследовательском бюро армии, подразделении Армейских исследований Командования боевых возможностей армии США. Лаборатория. «Возможность адаптировать катализаторы важна для достижения цели снижения веса солдат, связанного с накоплением и выработкой энергии, и обеспечения синтеза новых материалов».

Соавторами статьи являются аспиранты Райс Шарлотта Флатебо и Сейед Али Хоссейни Джебели, аспирант Дуйсбург-Эссен Фредерик Штайн и исследователь Кристоф Ребок. Линк — профессор химии, электротехники и вычислительной техники. Ландес — профессор химии, электротехники, вычислительной техники, химической и биомолекулярной инженерии. Барчиковски — профессор химии в Институте технической химии и Центре наноинтеграции в Дуйсбурге-Эссене.

Исследование поддержали Управление армейских исследований, Национальная стипендия выпускников оборонных наук и техники, Фонд Роберта А. Уэлча, Национальный научный фонд и Немецкий исследовательский фонд.

####

Об Университете Райса
Университет Райса, расположенный в лесном кампусе площадью 300 акров в Хьюстоне, неизменно входит в 20 лучших университетов страны по версии US News & World Report. Райс имеет уважаемые школы архитектуры, бизнеса, непрерывного образования, инженерии, гуманитарных наук, музыки, естественных и социальных наук, а также является домом для Института государственной политики Бейкера. С 3,978 студентами бакалавриата и 3,192 аспирантами соотношение студентов бакалавриата и преподавателей Райс составляет чуть менее 6: 1. Его система колледжей-интернатов способствует созданию сплоченных сообществ и дружбы на всю жизнь. Это лишь одна из причин, по которой Райс занимает первое место по количеству взаимодействий между расами и классами и четвертое место по качеству жизни по версии Princeton Review. Райс также оценивается как лучшее соотношение цены и качества среди частных университетов по версии Kiplinger Personal Finance.

Следите за новостями Райса и связями со СМИ через Twitter @RiceUNews.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, нажмите здесь

Контактная информация:
Джефф Фальк
713-348-6775

Майк Уильямс
713-348-6728

Если у вас есть комментарий, пожалуйста Контакты нас.

Издатели новостных выпусков, а не 7th Wave, Inc. или Nanotechnology Now, несут единоличную ответственность за точность содержания.

Закладка: