Sølv nanopartikler fælder kviksølv

(PhysOrg.com) - Enhver, der tror, ​​at amalgam er begrænset til tandfyldninger, mangler noget:Amalgamer, som er legeringer af kviksølv og andre metaller, har været brugt i over 2500 år til fremstilling af smykker og til ekstraktion af metaller som sølv og guld i minedrift. Disse dage, den omvendte proces er af større interesse:fjernelse af kviksølv fra spildevand ved sammenlægning med ædle metaller i form af nanopartikler. Kseniia Katok og kolleger har nu rapporteret om ny indsigt i journalen Angewandte Chemie :hvis diameteren på sølv -nanopartikler gøres endnu mindre, betydeligt mere kviksølv kan ekstraheres i forhold til mængden af ​​anvendt sølv.

I den konventionelle proces, to sølvatomer reagerer med en kviksølvion, som bærer en dobbelt positiv ladning, at producere to sølvioner, der går i løsning, og et neutralt kviksølvatom, som optages af de metalliske sølvpartikler. Det støkiometriske forhold mellem kviksølv og sølv er således 1:2.

Forskerne ved University of Brighton (UK) og kolleger i Kasakhstan, Frankrig og Japan har nu fastslået, at reaktionens støkiometri ændres, hvis sølvnanopartiklernes diameter falder til under kritiske 32 nm. Denne effekt, kendt som "hyperstoichiometri" afhænger af nanopartiklernes størrelse. Med partikler, der har en diameter omkring 10 nm, forholdet kan nå mellem 1,1:1 og 1,7:1, afhængig af kviksølvmotionen. I disse tilfælde, reaktionen forekommer klart anderledes end den gør med sølvpartikler af "normal" størrelse. Forskerne postulerer, at de oprindeligt producerede sølvioner absorberes i sølvnanopartiklerne og, under katalytisk indflydelse af de små sølv -nanopartikler, "genbruges" tilbage til elementært sølv af de negativt ladede modsætninger af kviksølvsalte, som i disse forsøg var nitrat eller acetat. Det er ofte blevet observeret, at meget små nanopartikler har en højere katalytisk aktivitet end større, fordi deres overfladeegenskaber dominerer over deres bulkegenskaber. Den hyperstøkiometriske effekt antyder nye metoder til rensning af afstrømning samt katalyse.

For at producere de nødvendige ekstremt små nanopartikler i sølv, forskerne udstyrede en siliciumdioxidoverflade med individuelle siliciumhydridgrupper (-SiH). Disse er i stand til at reducere sølvioner til neutrale sølvatomer, som er bundet til overfladen og sandsynligvis fungerer som nukleationssteder for den videre aggregering af sølv. Tætheden af ​​SiH -grupper og reaktionstid kan bruges til at kontrollere partiklernes størrelse. I modsætning til konventionelle processer, dette kræver ingen stabilisatorer, som holder sig til sølvnanopartiklerne og ændrer deres fysiske og kemiske egenskaber.