纳米颗粒中含有金，过去也含有大量银。但是大部分银已经流失了，研究人员想知道是如何流失的。金银合金是有用的催化剂，可降解环境污染物、促进塑料和化学品的生产以及杀死表面细菌等。在纳米颗粒形式中，这些合金可用作光学传感器或催化析氢反应。

但有一个问题：白银并不总是保持不变。

莱斯大学和德国杜伊斯堡-埃森大学的科学家进行的一项新研究揭示了银耗散背后的两步机制，这一发现可以帮助工业对特定用途的纳米粒子合金进行微调。

由赖斯化学家 Christy Landes 和 Stephan Link 以及研究生 Alexander Al-Zubeidi 和杜伊斯堡-埃森化学家 Stephan Barcikowski 领导的团队使用精密的显微镜来展示金如何保留足够的银来稳定纳米颗粒。

他们的研究发表在美国化学学会期刊ACS Nano 上。

研究人员使用高光谱暗场成像显微镜研究在酸性溶液中含有过量银的金银合金纳米粒子。该技术使它们能够触发等离子激元，即在发光时流过粒子表面的能量涟漪。这些等离子激元散射随合金成分变化的光。

“等离子体对合金成分的依赖性使我们能够实时记录银离子浸出动力学，”该研究的主要作者 Al-Zubeidi 说。

Al-Zubeidi 指出，金银合金薄膜已经使用了几十年，通常用作抗菌涂层，因为银离子对细菌有毒。“我认为银的释放机制已经从合金薄膜的研究中得到了暗示，但它从未以定量的方式得到证实，”他说。

最初，银离子从纳米粒子中快速浸出，结果实际上缩小了。随着这个过程的继续，在大多数情况下，金晶格会随着时间的推移释放出所有的银，但大约 25% 的颗粒表现不同，银浸出不完全。

Al-Zubeidi 说他们观察到的结果表明可以操纵金来稳定合金纳米粒子。

“在我们的条件下，银浸出通常会持续大约两个小时，”他说。“然后在第二阶段，反应不再发生在表面上。相反，随着金晶格重新排列，银离子必须扩散穿过这个富含金的晶格才能到达表面，在那里它们可以被氧化。这会减慢反应速度很大。

“在某些时候，颗粒会钝化，不会再发生浸出，”Al-Zubeidi 说。“颗粒变得稳定。到目前为止，我们只研究了银含量为 80%-90% 的颗粒，我们发现很多颗粒在达到约 50% 的银含量时停止浸出银。

“对于催化和电催化等应用来说，这可能是一种有趣的组合物，”他说。“我们希望找到 50% 左右的最佳点，在那里粒子稳定，但仍然具有许多类似银的特性。”

了解这种反应可以帮助研究人员建立一个用于各种应用的金银催化剂和电催化剂库。

Link 说，莱斯团队很高兴有机会与 Barcikowski 合作，Barcikowski 是通过激光烧蚀合成纳米颗粒领域的领导者。“这使得制造具有各种成分且不含稳定配体的合金纳米粒子成为可能，”他说。

“从我们的角度来看，我们拥有完美的技术来通过高光谱成像研究从许多单合金纳米粒子中并行浸出银离子的过程，”兰德斯补充道。“只有单粒子方法能够解析粒子内和粒子间的几何形状。”

美国陆军作战能力司令部陆军研究部陆军研究办公室电化学项目经理罗伯特·曼茨说：“这项努力将使一种新方法能够产生具有独特电化学、光学和电子特性的纳米结构催化剂和新材料。”实验室。“定制催化剂的能力对于实现减轻与电力存储和发电相​​关的士兵承受的重量以及实现新型材料合成的目标很重要。”

标签： 金银纳米粒子