Rapport de dissociation naturelle des nanoparticules d'argent hautement dispersées contrôlées par le groupe carboxyle sur des microsphères de PSA et leurs performances catalytiques

Introduction

Récemment, la préparation de microsphères composites noyau-enveloppe comprenant une sphère solide diélectrique recouvrant une enveloppe métallique a attiré beaucoup d'attention. Cet intérêt a été déclenché par leurs propriétés catalytiques et optiques uniques. Ces microsphères cœur-enveloppe ont un potentiel substantiel dans un large éventail d'applications, telles que la diffusion Raman améliorée en surface (SERS) [1,2,3,4,5], la catalyse [6,7,8,9,10], nano-ingénierie des résonances optiques [11, 12], des cristaux photoniques [13, 14, 15] ou de la biochimie [16, 17] pour des applications telles que les capteurs chimiques. De nombreux efforts ont été concentrés sur la préparation de nanosphères composites cœur-coquille avec des coquilles métalliques nobles en raison de leurs nouvelles propriétés optiques et catalytiques [18]. L'un des systèmes les plus étudiés est celui des microsphères composites à coques d'argent. Diverses méthodes de synthèse ont été étudiées, notamment l'auto-assemblage [19], l'ensemencement-placage [18], l'adsorption et la réaction successives de couches ioniques (SILAR) [20] et le dépôt par réduction in situ [21].

Cependant, il existe peu de rapports sur la préparation contrôlée de coquilles d'argent sur poly(styrène-co -acide acrylique) surfaces de microsphères. La quantité de nanoparticules d'argent supportées sur poly(styrène-co -acide acrylique) nanosphères composites est déterminée par plusieurs facteurs, notamment la température, la quantité de groupes carboxyle et la quantité de charges dissociées autour des sphères PSA. L'effet de la température sur le dépôt de nanoparticules d'Ag a été exploré et décrit dans la littérature [22]. La quantité de groupes carboxyle a été étudiée avec des méthodes de titrage de conductivité [19]. Le nombre de charges dissociées est généralement inférieur au nombre stoechiométrique car le comportement de l'acide faible dépend de la force ionique. L'ajout de sels d'électrolyte pendant les mesures électrochimiques augmente considérablement le rapport de dissociation des groupes carboxyle. Par conséquent, l'évaluation quantitative de la quantité de charges dissociées dans les suspensions de latex est difficile. Néanmoins, la quantité de groupes carboxyle dissociés par particule affecte le dépôt de nanoparticules d'argent et a été étudiée ici en tirant parti d'un système d'électrodes parallèles à distance variable. Cela facilite la préparation contrôlable des nanoparticules d'argent.

Quelques applications du poly(styrène-co chargé de nanoparticules d'argent -acide acrylique) nanosphères ont été rapportés [22,23,24]. Li et ses collaborateurs [22] ont préparé du poly(styrène-co recouvert de nanoparticules d'argent) -acide acrylique) nanosphères composites et ensuite utilisé ces nanosphères comme substrats de spectroscopie Raman à surface améliorée (SERS). Song et ses collègues [24] ont synthétisé du poly(styrène-co chargé de nanoparticules d'argent) -acide acrylique) nanosphères comme agents antibactériens. Cependant, peu de recherches ont été faites sur les applications catalytiques du poly(styrène-co chargé de nanoparticules d'argent -acide acrylique). Étonnamment, il n'y a aucun rapport sur la relation entre la dispersion des nanoparticules d'Ag et le rapport de dissociation des groupes carboxyle. Nos travaux antérieurs [23] ont rapporté une relation approximative entre les groupes carboxyle et les nanoparticules d'argent par thermogravimétrie et résultats MET. Cette fois, nous élevons un nouveau point de vue basé sur le rapport de dissociation naturel du groupe carboxyle en développant une nouvelle mesure électrochimique précise.

Ce rapport décrit la caractérisation précise du rapport de dissociation naturelle du groupe carboxyle des sphères PSA via deux fils-électrodes pour empêcher l'entrée d'impuretés. Nous avons synthétisé quatre tailles de particules de latex pour faire varier la valeur des charges dissociées. La formation de nanoparticules d'argent bien réparties situées sur des nanosphères de PSA a ensuite été étudiée. Poly(styrène-co -acide acrylique) les nanosphères offrent une grande surface pour l'immobilisation des nanoparticules d'argent et une quantité contrôlable de carboxyle dissocié pour une bonne répartition des nanoparticules d'argent. Cette partie semble similaire à nos travaux antérieurs [23]. Cependant, il y a un progrès critique dans ce travail qui doit être souligné :c'est le rapport de dissociation naturel du groupe carboxyle qui décide fondamentalement du nombre de nanoparticules d'Ag plutôt que du nombre total de groupe carboxyle. Cette conclusion ne peut être établie que sur une mesure précise du rapport de dissociation naturelle du groupe carboxyle. De telles nanoparticules d'argent hautement dispersées sur le nanocomposite nAg@PSA présentent des performances catalytiques élevées en utilisant la réduction du 4-nitrophénol comme réaction modèle. Cela a un potentiel intéressant pour de futures études.

Résultats et discussion

Quantité de groupes carboxyles dans les nanosphères de PSA

La figure 1 montre des micrographies SEM et les distributions granulométriques correspondantes de quatre types de nanosphères de PSA. Les particules étaient sphériques avec des distributions granulométriques bien contrôlées. Les tailles de particules ont été étudiées via SEM, et le volume des nanosphères a été calculé. Les tailles sont répertoriées dans le tableau 1. Le volume de nanosphères, la densité de suspension de la suspension de PSA et le nombre de sphères dans les suspensions mères ont été déterminés par une méthode publiée précédemment [23, 25, 26, 27].

Micrographies SEM et histogrammes de distribution granulométrique des nanosphères de PSA :a , b PSA1 ; c , d PSA2 ; e , f PSA3 ; g , h PSA4

La quantité de groupes carboxyle sur la particule a été déterminée par titrage de conductivité qui a été rapporté auparavant [23]. Les niveaux de charge en carboxyle (par particule) sont répertoriés dans le tableau 1. La figure 2 montre un graphique logarithmique du nombre total de groupes carboxyle par particule avec les diamètres de la sphère PSA. Le graphique montre une relation linéaire avec une pente de 2,0. C'est une preuve que le groupe carboxyle peut être principalement distribué dans la surface sphérique plutôt que dans le volume de phase.

Tracés logarithmiques du nombre de −COOH et −COO ⁺ par particule contre les diamètres des sphères PSA

Rapport de dissociation naturelle des groupes carboxyles sur les nanosphères de PSA

La cellule a été remplie d'une suspension de PSA de concentration de latex connue. Ensuite, une tension alternative de 10 mV a été appliquée pour obtenir l'impédance alternative de la suspension entre des fils-électrodes parallèles. L'expression de la résistance de solution entre deux fils parallèles est d'environ [22]

Ici, Λ est la conductivité molaire de la suspension de PSA de concentration c , d est la distance entre deux électrodes, a est le rayon du fil Pt, et L est la longueur du fil de Pt immergé en suspension. La résistance de la suspension a été obtenue par des parcelles de Nyquist. Valeurs de Z ₁ ont été tracés par rapport à log(d /un − 1) pour certaines fréquences de la Fig. 3. Le tracé pour une fréquence donnée est tombé sur une ligne avec la pente commune. Cela présente des interceptions positives à log(d /un − 1) = 0 ou d = 2a . Le tracé linéaire a été partiellement soutenu par l'équation. (1), et il ne satisfaisait pas à la proportionnalité de l'équation. (1) dans l'apparence (valeurs positives des interceptions). L'interception signifie que la résistance apparaîtrait si les deux électrodes devaient entrer en contact l'une avec l'autre. Cette résistance doit être située à l'interface ou incluse dans la double couche. La pente de linéarité égale à 0,916/LcΛ , selon l'éq. (1), devrait être indépendant de la fréquence. Les valeurs de conductivité molaire (basées sur la concentration molaire des sphères PSA, en considérant une sphère PSA comme un énorme porteur de charge) ont été calculées et moyennées sur des fréquences supérieures à 150 Hz de la pente ; ceux-ci sont répertoriés dans le tableau 1. Étant donné qu'une sphère PSA porte un grand nombre de -COOH, ces valeurs sont beaucoup plus grandes que les ions ordinaires. La figure 3 montre la dépendance de la conductivité molaire sur les diamètres de la sphère PSA. Ils se situent sur une droite avec une pente de 2,9 suggérant que \( \varLambda ={kr}_0^3 \). Cela implique que les grosses particules devraient augmenter considérablement la conductivité molaire puisque l'accumulation de charges se fait sur une seule sphère.

Tracé de la partie réelle de l'impédance AC d'une suspension PSA typique par rapport à log(d /un − 1) pour les fréquences f = 196,8, 508, 1000 et 1968 Hz, respectivement

Comme nous l'avons décrit précédemment [23, 26], la conductivité molaire de la suspension de latex par N _A les particules de latex ont été définies comme la somme de la conductivité molaire de z ions hydrogène libres, zλ _H , et la conductivité de N _A gauche z facturé −COO ^— sphère PSA porteuse, λ _L :

La conductivité ionique est représentée en termes de coefficient de diffusion D , par

Lorsque l'Éq. (3) pour l'ion hydrogène, λ _H = F ² D _H /RT , et la particule de latex, λ _L = F ² z ² D _L /RT sont insérés dans l'Eq. (2), on obtient

Ici, D _H et D _L représentent les coefficients de diffusion de l'ion hydrogène et −COO ^— sphère PSA porteuse, respectivement. D _L a été estimée par l'équation de Stokes-Einstein, puis insérée dans l'équation. (4) avec D _H (9,3 × 10 ⁻⁹ m ² s ⁻¹ ), en résolvant l'équation pour z . Les résultats sont répertoriés dans le tableau 1. La figure 4 montre le tracé de z avec les diamètres d'une sphère PSA. La pente de la ligne est de 2,1, ce qui est presque égal à la pente de la linéarité de n contre 2r ₀ . La valeur de z /n était de 0,01. Ceci a été calculé selon le tableau 1, qui représente la dissociation du carboxyle dans une particule comme

Variation de la conductivité molaire avec les diamètres des suspensions PSA en échelle logarithmique

Cette valeur indique que le rapport de dissociation naturelle de -COOH n'était que de 1%. L'autre partie est sous la forme neutre de -COOH.

En insérant ce résultat dans l'Eq. (5A) :

La conductance est principalement causée par la formation de (AH)₉₉ A ⁻ et H ⁺ par la réaction (5B).

Afin de confirmer la fiabilité de ces méthodes et des résultats obtenus, nous avons tracé les valeurs calculées de λ _L /D contre z ² pour les quatre particules de latex et les matériaux monovalents (pour z = 1) sur une échelle logarithmique sur la Fig. 5. Comme prévu, cela montre qu'une ligne droite passe par les valeurs des matériaux monovalents. Selon l'éq. (3), les valeurs de λ /Dz ² (=F ² /RT ) doit être constant et indépendant des diamètres ou d'autres propriétés des particules.

Diagramme logarithmique de λ ·D ⁻¹ contre z ² pour les quatre suspensions PSA et les ions halogénures

Mécanisme des nanoparticules d'argent pris en charge sur les nanosphères PSA

PSA1-PSA4 a été choisi comme sphères basales pour préparer des nanosphères composites nAg@PSA1-nAg@PSA4 tout en gardant tous les autres paramètres constants (partie « Matériaux et méthodes »). Les micrographies MET des nanocomposites nAg@PSA1–nAg@PSA4 sont illustrées à la Fig. 6. D'après les micrographies, le PSA recouvert de nanoparticules d'argent était évident. Au fur et à mesure que les nanosphères de PSA sont devenues plus grandes, un nombre croissant de nanoparticules d'argent se sont ancrées sur les nanosphères de PSA. La couverture et l'uniformité des nanoparticules d'argent sur les nanosphères de PSA ont augmenté en conséquence. La figure 7a montre la microstructure des nanoparticules d'Ag recouvertes de nanosphères de PSA. L'espacement du réseau de la nanoparticule d'argent est de 0,23  nm, ce qui correspond au plan (111) du cristal d'argent. Cela a confirmé que les nanoparticules d'Ag ont été déposées avec succès. Le dépôt de nanoparticules d'Ag peut également être vérifié à partir des données de spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (EDX). La cartographie EDX des éléments Ag et C respectifs donnée sur la figure 7b a montré la distribution homogène de ces éléments. Le spectre EDX a confirmé la présence d'Ag, C et O (Fig. 7c). Le Cu provient de la grille de cuivre de support.

Images MET de nanocomposites nAg@PSA. un –d , correspondant à nAg@PSA1–nAg@PSA4

un Image HRTEM d'Ag sur nanosphères PSA4. b Cartographie EDX de nanosphères composites nAg@PSA4. c Spectre EDX de nanosphères composites nAg@PSA4. d Courbes TG des sphères composites nAg@PSA1-nAg@PSA

L'analyse thermogravimétrique a été utilisée pour une caractérisation quantitative plus poussée des nanoparticules d'argent couvertes sur les nanosphères de PSA. Les courbes TG des nanosphères PSA1 et des nanosphères composites nAg@PSA obtenues à partir des nanosphères PSA1-PSA4 sont présentées sur la figure 6d. Les données TG nous ont permis de calculer la contribution pondérale des nanoparticules d'argent aux nanosphères composites. On pourrait alors estimer le nombre de nanoparticules d'argent via le poids p . La relation entre la distribution des nanoparticules d'argent et le rapport de dissociation des groupes carboxyle est illustrée à la figure 8. Il est évident que le nombre moyen de particules d'argent par particule de PSA augmente linéairement avec le nombre de groupes carboxyle dissociés. Ce résultat peut concerner la formation de nanoparticules d'argent à la surface du composite. Les groupes carboxyle chargés négativement attirent les cations argent chargés positivement via la formation de paires d'ions. Les ions argent attachés sont réduits par le borohydrure de sodium, et c'est un agent réducteur rapide qui peut induire la formation de noyaux d'argent. Les noyaux d'argent résultants agissent comme des centres de nucléation; la croissance se produit par diffusion des ions argent dans la solution vers les surfaces des particules. Ceux-ci peuvent être interprétés comme des sites de nucléation/croissance hétérogènes formant éventuellement des nanoparticules d'argent. La formation de nanoparticules d'argent est fortement régie par l'équilibre entre le taux de nucléation et la croissance des particules.

Variation de la quantité de nanoparticules d'argent avec le nombre de −COO ⁺ par particule

Performances catalytiques

La réduction du 4-nitrophénol en 4-aminophénol est une réaction catalytique modèle et a été utilisée pour évaluer l'activité catalytique des nanocomposites nAg@PSA. La réaction catalytique a été suivie par spectroscopie UV-Vis. Le mélange de NaBH₄ et le 4-nitrophénol a montré une bande d'absorption à 400  nm correspondant à l'ion 4-nitrophénolate. La figure 9a-c illustre la réaction de réduction du 4-nitrophénol observée à différents moments en utilisant différentes quantités de nAg@PSA4 comme catalyseur. L'intensité de la bande d'absorption à 400  nm a progressivement diminué et a finalement disparu avec le temps. Ceci s'accompagne de l'apparition d'une nouvelle bande vers 300 nm correspondant au 4-aminophénol. Ceux-ci indiquaient la conversion du 4-nitrophénol en 4-aminophénol. Au cours de ce processus de réaction, les concentrations globales de NaBH₄ et le 4-nitrophénol étaient respectivement de 36 mM et 0,12 mM. La concentration de 4-nitrophénol est proportionnelle à son absorbance; la concentration au temps de réaction t (C _t ) et l'heure t = 0 (C ₀ ) sont équivalents à l'absorbance au temps de réaction t (Un _t ) et l'heure t = 0 (A ₀ ). La figure 9d trace ln(A _t /Un ₀ ) par rapport au temps de réaction en secondes. Les résultats ont indiqué que ln(A _t /Un ₀ ) diminue linéairement avec le temps. Ceci suit un comportement cinétique de pseudo-premier ordre. La constante de vitesse k à température ambiante a été calculé à partir de la pente, et les constantes de nAg@PSA4 contenant 0,0041 mg Ag, nAg@PSA4 contenant 0,0054 mg Ag et nAg@PSA4 contenant 0,0068 mg Ag étaient 1,66 × 10 ^− 3 s ⁻¹ , 4,52 × 10 ⁻³ s ⁻¹ , et 6,80 × 10 ⁻³ s ⁻¹ , respectivement. Ces résultats ont montré que plus la quantité de catalyseur est élevée, plus la vitesse de réaction est rapide. La plus grande constante de vitesse k à température ambiante est comparable à l'équivalent des catalyseurs nanocomposites Ag précédemment rapportés, tels que 0,7 × 10 ⁻² s ⁻¹ de G₄ -PAMAM-NH₂ (Ag₁₂ ) [28], 1,274 × 10 ⁻² s ⁻¹ d'Ag₁₀ @SBA-15 [29], 6,2 × 10 ⁻³ s ⁻¹ des CNF/AgNPs [30], et 31,64 × 10 ⁻² min ⁻¹ de [AgCl₂ ] ⁻ complexe [31].

un Spectres UV-vis de 0,12 mM de 4-NP avec 36 mM de NaBH₄ en présence de nanocomposites nAg@PSA4 (contenant 0,0041 mg Ag). b Spectres UV-vis de 0,12 mM de 4-NP avec 36 mM de NaBH₄ en présence de nanocomposites nAg@PSA4 (contenant 0,0054 mg Ag). c Spectres UV-vis de 0,12 mM de 4-NP avec 36 mM de NaBH₄ en présence de nanocomposites nAg@PSA4 (contenant 0,0068 mg Ag). d Le tracé de ln(A_t /A₀ ) contre le temps de réaction en présence de nAg@PSA4 comme catalyseur

Les réactions de réduction du 4-nitrophénol, en utilisant nAg@PSA2 et nAg@PSA3 comme catalyseur, sont illustrées aux Fig. 10a, b. Avec la même quantité d'argent ajoutée, les constantes de vitesse de nAg@PSA2, nAg@PSA3 et nAg@PSA4 étaient de 2,92 × 10 ³ s ⁻¹ , 5,07 × 10 ³ s ⁻¹ , et 6,80 × 10 ³ s ⁻¹ , respectivement (Fig. 10c). Ces résultats démontrent que les performances catalytiques du nAg@PSA augmentent avec l'augmentation du diamètre des nanosphères de PSA, ou le nombre de particules d'argent par particule de PSA. Avec l'augmentation du diamètre de la sphère PSA, le film catalytique tel que fabriqué serait plus polyporeux avec la plus grande dispersité des nanoparticules d'Ag. Une plus grande dispersité offre plus d'opportunités pour les réactifs atteignant la surface des nanoparticules d'Ag. La figure 10d, e montre que les vitesses de réaction ont augmenté avec l'augmentation de la taille des particules d'argent et de la quantité d'argent par centimètre carré de surface des nanosphères de PSA, respectivement. La figure 10f a montré que la vitesse de réaction augmente avec de plus petites quantités de nanosphères par centimètre cube de suspension de nAg@PSA.

un Spectres UV-vis de 0,12 mM de 4-NP avec 36 mM de NaBH₄ en présence de nanocomposites nAg@PSA2 (contenant 0,0068 mg Ag). b Spectres UV-vis de 0,12 mM de 4-NP avec 36 mM de NaBH₄ en présence de nanocomposites nAg@PSA3 (contenant 0,0068 mg Ag). c Parcelle de ln(A_t /A₀ ) contre le temps de réaction en présence de nanocomposites nAg@PSA (contenant 0,0068 mg Ag) obtenus à partir de nanosphères PSA2-PSA4. d Effets de la taille des particules de nanoparticules d'argent sur la constante de vitesse. e Effets de la quantité d'argent par centimètre carré de surface de nanosphères de PSA sur la constante de vitesse. f Effets de la quantité de nanosphères par centimètre cube de suspension de nAg@PSA sur la constante de vitesse

Pour évaluer la réutilisabilité, des nanocomposites nAg@PSA ont été déposés sur un entonnoir à sable de verre pour former une membrane catalytique. Lorsque le mélange réactionnel (36 mM NaBH₄ et 0,12  mM de 4-NP) a traversé la membrane, la couleur jaune s'est estompée dans le mélange réactionnel démontrant une réaction catalytique rapide (Fig. 11a). Le taux de conversion du 4-nitrophénol a été déterminé par A _t /Un ₀ à λ = 400 nm. Selon la figure 11b, le taux de conversion était de 96 % après passage à travers la membrane catalytique. De plus, d'après la figure 11c, la membrane catalytique a été active jusqu'à huit cycles de réduction du 4-nitrophénol, ce qui confirme la grande réutilisabilité du catalyseur.

un Photographie montrant la réduction rapide du 4-NP passant à travers une membrane catalytique nAg@PSA. b Spectres UV-vis de 0,12 mM de 4-NP avec 36 mM de NaBH₄ avant et après passage à travers la membrane catalytique nAg@PSA. c Le taux de conversion de 4-NP lors des tests cycliques

Conclusions

Nous avons synthétisé du poly(styrène-co monodispersé) -acide acrylique) (PSA) nanosphères via une polymérisation en émulsion sans savon, et les nanosphères composites nAg@PSA pourraient être facilement préparées grâce à la réduction in situ du nitrate d'argent via le borohydrure de sodium en solution aqueuse. Des micrographies SEM de nanosphères de PSA ont indiqué que les nanosphères de PSA étaient sphériques avec une distribution granulométrique étroite. Le tracé du carboxyle en fonction des diamètres était linéaire avec une pente de 2,0. Cela indique que les groupes carboxyle sont principalement distribués à la surface des nanosphères de PSA. La dissociation doit se produire sur la surface de la particule plutôt qu'à l'intérieur de la particule de manière volumétrique car la quantité de groupes carboxyle dissociés est proportionnelle à la surface spécifique de la particule de latex. Le montant (z ) de groupes carboxyle dissociés est de 1% de la quantité (n ) de groupes carboxyle. MET a confirmé la formation de nanoparticules d'argent enduites sur les nanosphères de PSA. Les charges dissociées à la surface des nanosphères de PSA ont eu une influence majeure sur la couverture des nanoparticules d'Ag sur les nanosphères de PSA. Les performances catalytiques des nanosphères nAg@PSA ont été étudiées pour catalyser la réduction du 4-nitrophénol. Ces nanosphères de nAg@PSA synthétisées contenaient des nanoparticules d'argent hautement dispersées avec une activité catalytique élevée et une bonne recyclabilité.

Matériaux et méthodes

Matériaux

Acide acrylique (AA), persulfate de potassium (KPS), borohydrure de sodium (NaBH₄ ), nitrate d'argent (AgNO₃ ) et de l'hydroxyde de sodium ont été achetés auprès d'Aladdin Chemical Reagent Co., Ltd. (Shanghai, Chine). Le styrène (St) a été fourni par Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (Tokyo, Japon). Tous les produits chimiques étaient de qualité analytique et ont été utilisés tels que reçus, sauf indication contraire.

Synthèse de nanosphères PSA

Des nanosphères de PSA ont été préparées selon la littérature [22,23,24,32,33]. Typiquement, AA et H₂ O (130 mL) ont été initialement chargés dans un flacon en verre. Du styrène a été ajouté après la dissolution de l'AA alimenté. Le ballon a ensuite été chauffé à 75°C sous agitation dans des conditions d'azote. La polymérisation a été initiée après injection d'une solution de KPS (20 mL) puis maintenue à 75 °C pendant 12 h. D'autres paramètres de fonctionnement ont été présentés dans le tableau 2. Les produits ont été purifiés par sept cycles de centrifugation-redispersion dans de l'eau distillée, puis finalement dispersés dans l'eau.

Préparation de nanosphères composites nAg@PSA

La procédure typique de fabrication des nanocomposites nAg@PSA [22,23,24] est décrite comme suit :dispersion de PSA (500 mL, 0,3 mg ml ⁻¹ ) a été mélangé avec une solution aqueuse d'AgNO₃ (12,5 mL, 10 mM) dans le flacon en verre. La dispersion du mélange a été agitée à 300 r min ^-1 pendant 5 h à température ambiante. Après cela, NaBH₄ (12,5 mL, 10 mM) ont été ajoutés à la dispersion et le mélange résultant a été laissé réagir à 0°C pendant 2 h sous agitation. La suspension a été centrifugée (20 min, 12.000 r min ⁻¹ ), et le précipité a été lavé avec de l'eau distillée (30 mL). Ce cycle de centrifugation-redispersion a été répété quatre fois pour éliminer les impuretés.

Expériences de performance catalytique

La réaction du 4-nitrophénol par le borohydrure de sodium catalysée avec des nanocomposites nAg@PSA a été réalisée en solution aqueuse. La procédure de réaction était la suivante :NaBH₄ une solution aqueuse (4,5 mL, 80 mM) a été mélangée avec une solution de 4-NP (0,5 mL, 2,4 mM) dans un tube Eppendorf de 10 ml. Ensuite, les nanocomposites nAg@PSA ont été ajoutés dans la solution de mélange, et le volume a été ajusté à 10 mL avec de l'eau distillée. Immédiatement après, une aliquote a été placée dans une cellule de quartz de longueur de trajet de 1 cm pour la spectroscopie UV-vis.

La suspension nAg@PSA4 (contenant 1,3538  mg Ag) a été filtrée à travers un entonnoir à sable en verre équipé d'une fiole conique filtrante, déposée sur un papier filtre et lavée avec de l'eau distillée (100 mL). Les 10 mL de solution (36 mM NaBH₄ et 0,12 µM de 4-NP) a été soumis à une filtration sous vide dans l'entonnoir recouvert de la membrane nAg@PSA4. La solution recueillie dans la fiole conique a été caractérisée par spectroscopie UV-Vis. Pour évaluer la réutilisation du catalyseur nAg@PSA4, la membrane a été lavée avec de l'eau distillée et réutilisée.

Système et instruments d'électrodes parallèles à distance variable

Les systèmes d'électrodes parallèles à distance variable étaient composés de deux fils de platine de 0,1 mm de diamètre et d'un positionneur xz. Comme illustré sur la Fig. 12, l'un des fils était fixe et la distance d a été ajusté en déplaçant le y l'axe du positionneur xz. La longueur est immergée dans la solution contrôlée par le z l'axe du positionneur xz. Une impédance alternative avec une distance différente a été obtenue, selon nos travaux antérieurs [25,26,27].

Illustration du système d'électrodes parallèles à distance variable

Les caractéristiques des nanoparticules et l'emplacement des particules d'argent sur la surface du latex ont été étudiées par SEM et TEM (JEOL JEM-2010, JEOL Ltd., Tokyo, Japon). Le contenu des revêtements de nanoparticules d'argent sur les nanosphères de PSA a été analysé par analyse thermogravimétrique (Perkin Elmer Pyris 1, Perkin-Elmer Co., USA). Les spectres UV-Vis ont été enregistrés sur le spectrophotomètre Shimadzu UV-2550 (Shimadzu, Kyoto, Japon) à température ambiante.

Abréviations

a :

Le rayon du fil Pt

d :

La distance entre deux électrodes

D _H et D _L :

The diffusion coefficients of hydrogen ion and −COO ^— carrier PSA sphere, respectively

L :

The length of Pt wire immersed in suspension

n :

The number of −COOH per PSA microsphere

nAg@PSA:

Silver nanoparticle-loaded poly(styrene-co-acrylic acid) nanocomposites

PSA:

Poly(styrene-co-acrylic acid) nanospheres

z :

The number of –COO ^— per PSA microsphere

Λ :

The molar conductivity of the PSA suspension with concentration c