Les ions d’argent se dépêchent, puis attendent pendant qu’ils se dispersent – Technoguide

Il y a de l’or dans ces nanoparticules, et il y avait aussi beaucoup d’argent. Mais une grande partie de l’argent s’est lessivée et les chercheurs veulent savoir comment.

Les alliages or-argent sont des catalyseurs utiles qui dégradent les polluants environnementaux, facilitent la production de plastiques et de produits chimiques et tuent les bactéries sur les surfaces, entre autres applications. 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 reste pas toujours en place.

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

L’équipe dirigée par les chimistes du riz Christy Landes et Stephan Link et l’étudiant diplômé Alexander Al-Zubeidi et le chimiste de Duisburg-Essen Stephan Barcikowski ont utilisé une microscopie sophistiquée pour montrer comment l’or pouvait retenir suffisamment d’argent pour stabiliser la nanoparticule.

Leur étude est publiée dans la revue ACS Nano de l’American Chemical Society.

Les chercheurs ont utilisé un microscope d’imagerie hyperspectrale à champ noir pour étudier 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 ondulations d’énergie qui traversent la surface des particules lorsqu’elles sont allumées. Ces plasmons diffusent une 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 lixiviation des ions argent en temps réel”, a déclaré Al-Zubeidi, auteur principal de l’étude.

Al-Zubeidi a noté que les films d’or et d’alliage 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 les études sur les films en alliage, mais il n’a jamais été prouvé de manière quantitative”, a-t-il déclaré.

Au départ, les ions argent se lessivent rapidement des nanoparticules, qui rétrécissent littéralement en conséquence. Au fur et à mesure que le processus se poursuit, le réseau d’or dans la plupart des cas libère tout l’argent au fil du temps, mais environ 25% des particules se comportent différemment et la lixiviation de l’argent est incomplète.

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

“Habituellement, la lixiviation de l’argent durait environ deux heures dans nos conditions”, a-t-il déclaré. “Ensuite, dans la deuxième étape, la réaction ne se produit plus à la surface. Au lieu de cela, à mesure que le réseau d’or se réorganise, les ions argent doivent se diffuser à travers ce réseau riche en or pour atteindre la surface, où ils peuvent être oxydés. Cela ralentit la taux de réaction beaucoup.

«À un moment donné, les particules se passivent et il ne peut plus y avoir de lessivage», a déclaré Al-Zubeidi. «Les particules deviennent stables. Jusqu’à présent, nous n’avons examiné que les particules avec une teneur en argent de 80% à 90%, et nous avons constaté que beaucoup de 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 aimerions trouver un sweet spot autour de 50%, où les particules sont stables mais ont encore beaucoup de leurs propriétés argentiques.”

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

Link a déclaré que 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 de créer des nanoparticules d’alliage avec diverses compositions et sans ligands stabilisants”, a-t-il déclaré.

“De notre côté, nous avions la technique parfaite pour étudier le processus de lixiviation d’ions argent à partir de nombreuses nanoparticules mono-alliage en parallèle via l’imagerie hyperspectrale”, a ajouté Landes. “Seule une approche à particule unique a permis de résoudre la géométrie intra et interparticulaire.”

“Cet effort permettra une nouvelle approche pour générer des catalyseurs nanostructurés et de nouveaux matériaux avec des propriétés électrochimiques, optiques et électroniques uniques”, a déclaré Robert Mantz, directeur de programme d’électrochimie au bureau de recherche de l’armée, un élément de l’armée de recherche du commandement des capacités de combat de l’armée américaine. Laboratoire. «La capacité d’adapter les catalyseurs est importante pour atteindre l’objectif de réduction du poids des soldats associé au stockage et à la production d’énergie et permettre la synthèse de nouveaux matériaux.

.

A propos Technoguide

Voir aussi

Les nouveaux écouteurs sans fil Beats Studio d’Apple avec étui de chargement repérés dans iOS, tvOS 14.6 Betas

Selon les images trouvées dans iOS 14.6 beta et tvOS 14.6 beta, Apple travaille sur …

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Défiler vers le haut