Les chimistes montrent que la libération progressive d’ions à partir de nanoparticules d’or-argent pourrait être une propriété utile


Les ions d'argent se dépêchent et attendent qu'ils se dispersent

Des chimistes de l’Université Rice et de l’Université de Duisburg-Essen ont quantifié la d’ions argent à d’alliages de nanoparticules or-argent. Ci-dessus, des images au microscope électronique à transmission montrent le changement de couleur lorsque l’argent (en bleu) est lessivé d’une nanoparticule pendant plusieurs heures et qu’il reste des atomes d’or. images hyperspectrales ci-dessous montrent à quel point une nanoparticule d’argent et d’or a rétréci en quatre heures lorsque l’argent a été lessivé. Crédit photo: Université Rice

Ils contiennent de l’or sous forme de nanoparticules et, dans le passé, il y avait aussi beaucoup d’argent. Mais une grande partie de l’argent est épuisée et les chercheurs veulent savoir comment.

Les alliages or-argent sont des catalyseurs utiles qui, entre autres, décomposent les polluants environnementaux, facilitent la production de plastiques et de produits chimiques et tuent les bactéries sur les surfaces. Sous forme de nanoparticules, ces alliages pourraient être utiles comme capteurs optiques ou pour catalyser des réactions de dégagement d’hydrogène.

Mais il y a un problème: l’argent ne s’arrête pas toujours.

Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’Université Rice et de l’Université de Duisburg-Essen montre un mécanisme en deux étapes pour la dissipation de l’argent, une découverte qui aider l’industrie à optimiser les alliages de nanoparticules pour des applications spécifiques.

L’équipe, dirigée par les chimistes Re Christy Landes et Stephan Link, ainsi que par le doctorant Alexander Al-Zubeidi et le chimiste Stephan Barcikowski de Duisburg-Essen, a utilisé une microscopie sophistiquée pour montrer comment l’or peut retenir suffisamment d’argent pour stabiliser la nanoparticule.

Leur étude paraît dans le journal de l’American Chemical Society ACS Nano.

Les chercheurs ont utilisé un microscope d’imagerie à champ sombre hyperspectral pour examiner des nanoparticules d’alliage or-argent contenant un excès d’argent dans une solution acide. La technique leur a permis de déclencher des plasmons, des ondes d’énergie qui traversent la des particules lorsqu’elles sont enflammées. Ces plasmons diffusent la lumière, qui change avec la composition de l’alliage.

« La dépendance du plasmon à la composition de l’alliage nous a permis d’enregistrer la cinétique de la lixiviation des ions argent en temps réel », a déclaré Al-Zubeidi, auteur principal de l’étude.

Al-Zubeidi a noté que les films en alliage d’or et d’argent sont utilisés depuis des décennies, souvent comme revêtements antibactériens car les ions argent sont toxiques pour les bactéries. « Je pense que le mécanisme de libération de l’argent a été impliqué dans des études avec des films en alliage, mais il n’a jamais été quantifié », a-t-il déclaré.

Premièrement, les ions argent sont rapidement lixiviés des nanoparticules, qui rétrécissent littéralement. Au cours du processus, dans la plupart des cas, le d’or libère tout l’argent au fil du temps, mais environ 25% des particules se comportent différemment et le lavage de l’argent est incomplet.

Al-Zubeidi a déclaré que ce qu’ils ont observé suggère que l’or pourrait être manipulé pour stabiliser les nanoparticules d’alliage.

« Il faut normalement environ deux heures pour laver l’argent dans nos conditions », a-t-il déclaré. « Ensuite, dans la deuxième étape, la réaction n’a plus lieu en surface. Au lieu de cela, les ions argent doivent diffuser lors du réarrangement du réseau d’or à travers ce réseau riche en or afin d’atteindre la surface, où ils peuvent être oxydé.

«À un moment donné, les particules se passivent et elles ne peuvent plus être éliminées par lavage», a déclaré Al-Zubeidi. «Les particules deviennent stables. Jusqu’à présent, nous n’avons examiné que des particules avec une teneur en argent de 80% à 90% et avons constaté que de nombreuses particules arrêtent de lixivier l’argent lorsqu’elles atteignent une teneur en argent d’environ 50%.

« Cela pourrait être une composition intéressante pour des applications comme la catalyse et l’électrocatalyse », a-t-il déclaré. « Nous voulons trouver un sweet spot d’environ 50% où les particules sont stables tout en conservant bon nombre de leurs propriétés semblables à celles de l’argent. »

La compréhension de ces réactions pourrait aider les chercheurs à construire une bibliothèque de catalyseurs et d’électrocatalyseurs or-argent pour diverses applications.

Selon Link, l’équipe de Rice s’est félicitée de l’opportunité de travailler avec Barcikowski, un leader dans le domaine de la synthèse de nanoparticules par ablation laser. « Cela permet la production de nanoparticules d’alliage avec des compositions différentes et sans ligands stabilisants », a-t-il déclaré.

«De notre côté, nous avions la technique parfaite pour examiner le processus de lixiviation des ions argent à partir de nombreuses nanoparticules alliées en parallèle à l’aide de l’imagerie hyperspectrale», a ajouté Landes. « Seule une approche à particule unique pourrait résoudre la géométrie intra et inter-particules. »

«Ces efforts permettront une nouvelle approche de la création de catalyseurs nanostructurés et de nouveaux matériaux aux propriétés électrochimiques, optiques et électroniques uniques», a déclaré Robert Mantz, responsable du programme d’électrochimie pour le Army Research Office, un élément de recherche de l’armée du Commandement des capacités de combat de l’armée américaine. laboratoire. « La capacité de personnaliser les catalyseurs est importante pour atteindre l’objectif de réduction du poids des soldats associé au stockage et à la production d’énergie et à la synthèse de nouveaux matériaux. »


Les chercheurs développent un premier du genre, un test simple pour identifier les ions d’argent toxiques


Plus d’information:
Alexander Al-Zubeidi et al., Hyperspectral Single Imaging, Show Kinetics of Silver Ion Leaching from Alloy Nanoparticles, ACS Nano (2021). DOI: 10.1021 / acsnano.0c10150

Fourni par Rice University

Citation: Les chimistes montrent que la libération graduelle d’ions à partir de nanoparticules d’or-argent pourrait être une propriété utile (23 avril 2021), publiée le 23 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04- chemists-ions -staged-gold-silver a été récupéré à partir de -nanoparticles.html

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