Optimisation de la dispersion de nanoparticules d'argent sur microsphères PSA par dissociation des groupes carboxyl : performance catalytique améliorée

Résumé

Des nanocomposites de poly(styrène-co-acide acrylique) chargés en nanoparticules d'argent hautement dispersées (nAg@PSA) ont été préparés et caractérisés par microscopie électronique en transmission et thermogravimétrie. La quantité et la distribution d'argent colloïdal par particule étaient liées au taux de dissociation des groupes carboxyl dans la sphère PSA. La quantité de groupes carboxyl a été évaluée par une courbe de titration conductimétrique. Cependant, la dissociation des groupes carboxyl sur PSA est difficile à déterminer avec précision via les méthodes existantes car le taux de dissociation augmente avec les ions impuretés lors de la titration. Nous avons développé une technique pour déterminer le taux de dissociation du PSA sans ions impuretés, employant un système d'électrodes parallèles à distance variable. Ainsi, la relation entre la distribution de l'argent nano et la dissociation naturelle des groupes carboxyl à la surface des sphères PSA a été étudiée pour la première fois. La mesure et le contrôle précis de la dissociation ont permis la production de sphères PSA contenant des nanoparticules d'argent hautement dispersées. La performance catalytique des catalyseurs nAg@PSA ainsi préparés a été étudiée par réduction du 4-nitrophénol. En contrôlant le taux de dissociation naturelle des groupes carboxyl sur la sphère PSA, la dispersion des nanoparticules d'argent peut être conçue et obtenue de manière contrôlée. Elles offrent une synthèse facile, une haute performance catalytique et une bonne recyclabilité.

Introduction

Récemment, la préparation de microsphères composites cœur-coquille comprenant une sphère solide diélectrique recouvrant une coquille métallique a attiré beaucoup d'attention. Cet intérêt a été déclenché par leurs propriétés catalytiques et optiques uniques. Ces microsphères cœur-coquille ont un potentiel substantiel dans une large gamme d'applications, telles que la diffusion Raman amplifiée en surface (SERS), la catalyse, le nano-engineering de résonances optiques, les cristaux photoniques, ou la biochimie pour des applications comme les capteurs chimiques. De nombreux efforts se sont concentrés sur la préparation de nanosphères composites cœur-coquille avec des coquilles métalliques nobles en raison de leurs propriétés optiques et catalytiques novatrices. L'un des systèmes les plus fréquemment étudiés est celui des microsphères composites avec des coquilles d'argent. Diverses méthodes de synthèse ont été étudiées, notamment l'auto-assemblage, le semis-placage, l'adsorption successive de couches ioniques et réaction (SILAR), et la déposition par réduction in situ.

Cependant, il existe peu de rapports sur la préparation contrôlée de coquilles d'argent sur des surfaces de microsphères de poly(styrène-co-acide acrylique). La quantité de nanoparticules d'argent supportées sur les nanosphères composites de poly(styrène-co-acide acrylique) est déterminée par plusieurs facteurs, notamment la température, la quantité de groupes carboxyl, et la quantité de charges dissociées autour des sphères PSA. L'effet de la température sur la déposition de nanoparticules d'Ag a été exploré et décrit dans la littérature. La quantité de groupes carboxyl a été étudiée par des méthodes de titration conductimétrique. Le nombre de charges dissociées est généralement inférieur au nombre stœchiométrique car le comportement de l'acide faible dépend de la force ionique. L'ajout de sels électrolytes lors de mesures électrochimiques augmente immesurablement le taux de dissociation des groupes carboxyl. Par conséquent, l'évaluation quantitative de la quantité de charges dissociées dans les suspensions de latex est difficile. Néanmoins, la quantité de groupes carboxyl dissociés par particule affecte la déposition 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 contrôlée de nanoparticules d'argent.

Certaines applications de nanosphères de poly(styrène-co-acide acrylique) chargées en nanoparticules d'argent ont été rapportées. Li et collaborateurs ont préparé des nanosphères composites de poly(styrène-co-acide acrylique) revêtues de nanoparticules d'argent et les ont utilisées comme substrats de spectroscopie Raman amplifiée en surface (SERS). Song et collaborateurs ont synthétisé des nanosphères de poly(styrène-co-acide acrylique) chargées en nanoparticules d'argent comme agents antibactériens. Cependant, peu de recherches ont été menées sur les applications catalytiques de nanosphères de poly(styrène-co-acide acrylique) chargées en nanoparticules d'argent. Étonnamment, il n'existe aucun rapport sur la relation entre la dispersion des nanoparticules d'Ag et le taux de dissociation des groupes carboxyl. Notre travail précédent a rapporté une relation approximative entre les groupes carboxyl et les particules d'argent nano par thermogravimétrie et résultats MEB. Cette fois, nous avançons un nouveau point de vue basé sur le taux de dissociation naturelle des groupes carboxyl en développant une nouvelle mesure électrochimique précise.

Ce rapport décrit la caractérisation précise du taux de dissociation naturelle des groupes carboxyl des sphères PSA via deux électrodes filaires 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 distribuées localisées sur les nanosphères PSA a ensuite été étudiée. Les nanosphères de poly(styrène-co-acide acrylique) offrent une grande surface pour l'immobilisation de nanoparticules d'argent et une quantité de carboxyl dissocié contrôlable pour une bonne distribution des nanoparticules d'argent. Cette partie semble similaire à notre travail précédent. Cependant, il y a un progrès critique dans ce travail qui doit être souligné : c'est le taux de dissociation naturelle des groupes carboxyl qui détermine fondamentalement le nombre de nanoparticules d'Ag plutôt que le nombre total de groupes carboxyl. Cette conclusion ne peut être établie que sur une mesure précise du taux de dissociation naturelle des groupes carboxyl. De telles nanoparticules d'argent hautement dispersées sur le nanocomposite nAg@PSA montrent une haute performance catalytique en utilisant la réduction du 4-nitrophénol comme réaction modèle. Cela présente un potentiel intéressant pour de futures études.

Résultats et discussion

Quantité de groupes carboxyl dans les nanosphères PSA

La Figure 1 montre les micrographies MEB et les distributions de taille de particules correspondantes de quatre types de nanosphères PSA. Les particules étaient sphériques avec des distributions de taille bien contrôlées. Les tailles de particules ont été étudiées via MEB, et le volume des nanosphères a été calculé. Les tailles sont listées dans le Tableau 1. Le volume de la nanosphère, la densité de suspension de la suspension PSA, et le nombre de sphères dans les suspensions mères ont été déterminés par une méthode publiée précédemment.

La quantité de groupes carboxyl sur la particule a été déterminée par titration conductimétrique comme rapporté auparavant. Les niveaux de chargement en carboxyl (par particule) sont listés dans le Tableau 1. La Figure 2 montre un graphique logarithmique du nombre total de groupes carboxyl par particule en fonction des diamètres de sphère PSA. Le graphique montre une relation linéaire avec une pente de 2,0. C'est une preuve que le groupe carboxyl peut être principalement distribué à la surface sphérique plutôt que dans le volume de phase.

Taux de dissociation naturelle des groupes carboxyl sur les nanosphères PSA

La cellule a été remplie avec une suspension PSA de concentration connue en latex. Ensuite, une tension alternative de 10 mV a été appliquée pour obtenir l'impédance alternative de la suspension entre les électrodes filaires parallèles. L'expression de la résistance de la solution entre deux fils parallèles est approximativement [22] :

$$ {R}_S=0,916\frac{\log \left(d/a-1\right)}{Lc\varLambda} $$ (1)

Ici, Λ est la conductivité molaire de la suspension PSA avec concentration c, d est la distance entre deux électrodes, a est le rayon du fil de Pt, et L est la longueur du fil de Pt immergé dans la suspension. La résistance de la suspension a été obtenue par les diagrammes de Nyquist. Les valeurs de Z₁ ont été tracées contre log(d/a − 1) pour certaines fréquences dans la Fig. 3. Le graphique pour une fréquence donnée tombe sur une ligne avec une pente commune. Cela présente des interceptions positives à log(d/a − 1) = 0 ou d = 2a. Le graphique linéaire est partiellement soutenu par l'Éq. (1), et il ne satisfait pas la proportionnalité de l'Éq. (1) dans l'apparence (valeurs positives des interceptions). L'interception signifie que la résistance apparaîtrait si les deux électrodes entraient en contact l'une avec l'autre. Cette résistance devrait être située à l'interface ou incluse dans la double couche. La pente de linéarité qui est égale à 0,916/LcΛ, selon l'Éq. (1), devrait être indépendante de la fréquence. Les valeurs de conductivité molaire (basées sur la concentration molaire des sphères PSA, en considérant une sphère PSA comme un porteur de charge énorme) ont été calculées et moyennées sur les fréquences supérieures à 150 Hz à partir de la pente ; elles sont listées dans le Tableau 1. Puisqu'une sphère PSA porte un énorme nombre de −COOH, ces valeurs sont beaucoup plus grandes que celles des ions ordinaires. La Figure 3 montre la dépendance de la conductivité molaire par rapport aux diamètres de sphère PSA. Elles se situent sur une ligne droite avec une pente de 2,9 suggérant que \( \varLambda ={kr}_0^3 \). Cela implique que les grosses particules devraient extrêmement augmenter la conductivité molaire puisque l'accumulation de charges est sur une seule sphère.

Comme nous l'avons décrit auparavant [23, 26], la conductivité molaire de la suspension de latex par N_A particules de latex a été définie comme la somme de la conductivité molaire de z ions hydrogène libres, zλ_H, et de la conductivité de N_A z porteurs −COO^— chargés de sphère PSA, λ_L :

$$ {\varLambda}_{\mathrm{L}}=z{\lambda}_{\mathrm{H}}+{\lambda}_{\mathrm{L}} $$ (2)

La conductivité ionique est représentée en termes du coefficient de diffusion D, à travers

$$ \lambda =\frac{Dz^2{F}^2}{RT} $$ (3)

Lorsque l'Éq. (3) pour l'ion hydrogène, λ_H = F²D_H/RT, et la particule de latex, λ_L = F²z²D_L/RT sont insérées dans l'Éq. (2), on obtient

$$ {\varLambda}_{\mathrm{L}}=\left({F}^2/ RT\right)\left({zD}_{\mathrm{H}}+{z}^2{D}_{\mathrm{L}}\right) $$ (4)

Ici, D_H et D_L représentent les coefficients de diffusion de l'ion hydrogène et du porteur −COO^— de sphère PSA, respectivement. D_L a été estimé par l'équation de Stokes-Einstein, puis inséré dans l'Éq. (4) avec D_H (9,3 × 10⁻⁹ m² s⁻¹), résolvant l'équation pour z. Les résultats sont listés dans le Tableau 1. La Figure 4 montre le graphique de z en fonction des 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 2r₀. La valeur de z/n était de 0,01. Cela a été calculé selon le Tableau 1, ce qui représente la dissociation du carboxyl dans une particule comme

$$ {\left(-\mathrm{COOH}\right)}_n\leftrightarrow {\left(-\mathrm{COOH}\right)}_{n-z}\ {\left(-{\mathrm{COO}}^{-}\right)}_z+z{\mathrm{H}}^{+}\ \left(100\leftrightarrow 99:1:1\right) $$ (5A)

Cette valeur indique que le taux de dissociation naturelle de –COOH n'était que de 1 %. L'autre portion est sous la forme neutre de –COOH.

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

$$ {\left(-\mathrm{COOH}\right)}_{100}\leftrightarrow {\left(-\mathrm{COOH}\right)}_{99}{\mathrm{COO}}^{-}+{\mathrm{H}}^{+}. $$ (5B)

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

Afin de confirmer la fiabilité de cette méthode et des résultats obtenus, nous avons tracé les valeurs calculées de λ_L/D contre z² pour les quatre particules de latex et les matériaux monovalents (pour z = 1) sur une échelle logarithmique dans 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/Dz² (= F²/RT) devraient être constantes et indépendantes des diamètres ou autres propriétés des particules.

Mécanisme des nanoparticules d'argent supportées sur les nanosphères PSA

PSA1–PSA4 ont été choisis comme sphères de base pour préparer les nanosphères composites nAg@PSA1–nAg@PSA4 tout en maintenant tous les autres paramètres constants (partie « Matériaux et Méthodes »). Les micrographies MET des nanocomposites nAg@PSA1–nAg@PSA4 sont montrées dans la Fig. 6. D'après les micrographies, les PSA recouvertes de nanoparticules d'argent étaient évidentes. Au fur et à mesure que les nanosphères PSA devenaient plus grandes, un nombre croissant de nanoparticules d'argent s'ancraient sur les nanosphères PSA. La couverture et l'uniformité des nanoparticules d'argent sur les nanosphères PSA augmentaient en conséquence. La Figure 7a présente la microstructure des nanoparticules d'Ag recouvrant les nanosphères 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 étaient déposées avec succès. La déposition de nanoparticules d'Ag peut également être vérifiée à partir des données de spectroscopie X à dispersion d'énergie (EDX). La cartographie EDX des éléments Ag et C respectifs donnée dans la Fig. 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 support.

L'analyse thermogravimétrique a été employée pour une caractérisation quantitative supplémentaire des nanoparticules d'argent recouvrant les nanosphères PSA. Les courbes TG des nanosphères PSA1 et des nanosphères composites nAg@PSA obtenues à partir des nanosphères PSA1–PSA4 sont montrées dans la Fig. 6d. Les données TG nous ont permis de calculer la contribution en poids des nanoparticules d'argent aux nanosphères composites. Nous avons pu alors estimer le nombre de nanoparticules d'argent via le poids p. La relation entre la distribution des nanoparticules d'argent et le taux de dissociation des groupes carboxyl est montrée dans la Fig. 8. Il est évident que le nombre moyen de particules d'argent par particule PSA augmentait linéairement avec le nombre de groupes carboxyl dissociés. Ce résultat peut être lié à la formation de nanoparticules d'argent à la surface du composite. Les groupes carboxyl chargés négativement attirent les cations d'argent chargés positivement via la formation de paires ioniques. Les ions d'argent attachés sont réduits par l'hydrure de sodium, qui est un agent réducteur rapide pouvant induire la formation de noyaux d'argent. Les noyaux d'argent résultants agissent comme centres de nucléation ; la croissance se produit par diffusion des ions d'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.

Performance catalytique

La réduction du 4-nitrophénol en 4-aminophénol est une réaction catalytique modèle et a été employée pour évaluer l'activité catalytique des nanocomposites nAg@PSA. La réaction catalytique a été surveillée par spectroscopie UV-Vis. Le mélange de NaBH₄ et de 4-nitrophénol montrait 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 diminuait progressivement et finissait par disparaître avec le temps. Cela s'accompagnait de l'apparition d'une nouvelle bande autour de 300 nm correspondant au 4-aminophénol. Cela indiquait la conversion du 4-nitrophénol en 4-aminophénol. Au cours de ce processus de réaction, les concentrations globales de NaBH₄ et de 4-nitrophénol étaient de 36 mM et 0,12 mM, respectivement. La concentration de 4-nitrophénol est proportionnelle à son absorbance ; la concentration au temps de réaction t (C_t) et au temps t = 0 (C₀) sont équivalentes à l'absorbance au temps de réaction t (A_t) et au temps t = 0 (A₀). La Figure 9d trace ln(A_t/A₀) versus le temps de réaction en secondes. Les résultats indiquaient que ln(A_t/A₀) diminuait linéairement avec le temps. Cela suit un comportement cinétique d'ordre un apparent. La constante de vitesse k à température ambiante a été calculée 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 respectivement 1,66 × 10⁻³ s⁻¹, 4,52 × 10⁻³ s⁻¹, et 6,80 × 10⁻³ s⁻¹. Ces résultats montraient que plus la quantité de catalyseur était grande, plus le taux de réaction était rapide. La plus grande constante de vitesse k à température ambiante est comparable à celle de catalyseurs nanocomposites d'Ag rapportés précédemment, tels que 0,7 × 10⁻² s⁻¹ de G₄-PAMAM-NH₂(Ag₁₂) [28], 1,274 × 10⁻² s⁻¹ de Ag₁₀@SBA-15 [29], 6,2 × 10⁻³ s⁻¹ de CNFs/AgNPs [30], et 31,64 × 10⁻² min⁻¹ de complexe [AgCl₂]⁻ [31].

Les réactions de réduction du 4-nitrophénol, utilisant nAg@PSA2 et nAg@PSA3 comme catalyseur, sont montrées dans la Fig. 10a, b. Avec la même quantité d'argent ajoutée, les constantes de vitesse de nAg@PSA2, nAg@PSA3 et nAg@PSA4 étaient 2,92 × 10³ s⁻¹, 5,07 × 10³ s⁻¹, et 6,80 × 10³ s⁻¹, respectivement (Fig. 10c). Ces résultats démontrent que la performance catalytique de nAg@PSA augmente avec l'augmentation du diamètre des nanosphères PSA, ou le nombre de particules d'argent par particule PSA. Avec l'augmentation du diamètre de la sphère PSA, le film catalytique ainsi fabriqué serait plus poly-poreux avec une dispersité plus élevée des nanoparticules d'Ag. Une dispersité plus élevée offre plus d'opportunités pour les réactifs d'atteindre la surface des nanoparticules d'Ag. La Figure 10d, e montre que les taux de réaction augmentaient avec l'augmentation de la taille des particules d'argent et de la quantité d'argent par centimètre carré de surface des nanosphères PSA, respectivement. La Figure 10f montrait que la vitesse de réaction augmente avec des quantités plus faibles de nanosphères par centimètre cube de suspension nAg@PSA.

Pour évaluer la réutilisabilité, les nanocomposites nAg@PSA ont été déposés sur un entonnoir de sable de verre pour former une membrane catalytique. Lorsque le mélange réactionnel (36 mM NaBH₄ et 0,12 mM 4-NP) traversait la membrane, la couleur jaune s'estompa dans le mélange réactionnel démontrant une réaction catalytique rapide (Fig. 11a). Le taux de conversion du 4-nitrophénol a été déterminé par A_t/A₀ à λ = 400 nm. Selon la Fig. 11b, le taux de conversion était de 96 % après passage à travers la membrane catalytique. De plus, d'après la Fig. 11c, la membrane catalytique était active jusqu'à huit cycles de réduction du 4-nitrophénol — ce qui confirme la haute réutilisabilité du catalyseur.

Conclusions

Nous avons synthétisé des nanosphères monodisperses de poly(styrène-co-acide acrylique) (PSA) par polymérisation en émulsion sans savon, et les nanosphères composites nAg@PSA ont pu être préparées facilement par réduction in situ du nitrate d'argent via l'hydrure de sodium en solution aqueuse. Les micrographies MEB des nanosphères PSA indiquaient que les nanosphères PSA étaient sphériques avec une distribution de taille de particules étroite. Le graphique des carboxyl en fonction des diamètres était linéaire avec une pente de 2,0. Cela indique que les groupes carboxyl sont principalement distribués à la surface des nanosphères PSA. La dissociation devrait se produire à la surface de la particule plutôt que volumétriquement à l'intérieur de la particule car la quantité de groupes carboxyl dissociés est proportionnelle à la surface de la particule de latex. La quantité (z) de groupes carboxyl dissociés est de 1 % de la quantité (n) de groupes carboxyl. Le MET a confirmé la formation de nanoparticules d'argent revêtues sur les nanosphères PSA. Les charges dissociées sur les surfaces des nanosphères PSA avaient une influence majeure sur la couverture des nanoparticules d'Ag sur les nanosphères PSA. La performance catalytique des nanosphères nAg@PSA a été étudiée dans la catalyse de la réduction du 4-nitrophénol. Ces nanosphères nAg@PSA synthétisées contenaient des nanoparticules d'argent hautement dispersées avec une haute activité catalytique et une bonne recyclabilité.

Matériaux et Méthodes

Matériaux

L'acide acrylique (AA), le persulfate de potassium (KPS), l'hydrure de sodium (NaBH₄), le nitrate d'argent (AgNO₃) et l'hydroxyde de sodium ont été achetés auprès de 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 grade analytique et ont été utilisés tels que reçus sauf spécification.

Synthèse des nanosphères PSA

Les nanosphères PSA ont été préparées selon la littérature [22,23,24, 32, 33]. Typiquement, AA et H₂O (130 mL) ont été initialement chargés dans un ballon en verre. Le styrène a été ajouté après la dissolution de l'AA introduit. Le ballon a ensuite été chauffé à 75 °C avec agitation sous atmosphère d'azote. La polymérisation a été initiée après l'injection de solution de KPS (20 mL) et maintenue à 75 °C pendant 12 h. Les autres paramètres d'opération sont indiqués dans le Tableau 2. Les produits ont été purifiés par sept cycles de centrifugation-redispersion dans l'eau distillée et finalement dispersés dans l'eau.

Préparation des nanosphères composites nAg@PSA

La procédure typique pour la fabrication des nanocomposites nAg@PSA [22,23,24] est décrite comme suit : une dispersion de PSA (500 mL, 0,3 mg ml⁻¹) a été mélangée avec une solution aqueuse de AgNO₃ (12,5 mL, 10 mM) dans un ballon en verre. La dispersion du mélange a été agitée à 300 tr min⁻¹ pendant 5 h à température ambiante. Après cela, NaBH₄ (12,5 mL, 10 mM) a été ajouté à la dispersion et le mélange résultant a été laissé réagir à 0 °C pendant 2 h avec agitation. La suspension a été centrifugée (20 min, 12 000 tr min⁻¹), et le précipité a été lavé avec de l'eau distillée (30 mL). Ce cycle centrifugation-redispersion a été répété quatre fois pour éliminer les impuretés.

Expériences de performance catalytique

La réaction du 4-nitrophénol par l'hydrure de sodium catalysée avec les nanocomposites nAg@PSA a été réalisée en solution aqueuse. La procédure de réaction était la suivante : une solution aqueuse de NaBH₄ (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 le mélange solution, et le volume a été ajusté à 10 mL avec de l'eau distillée. Immédiatement après, un aliquot a été placé dans une cuve en quartz de 1 cm de longueur de trajet pour la spectroscopie UV-vis.

La suspension nAg@PSA4 (contenant 1,3538 mg Ag) a été filtrée à travers un entonnoir de sable de verre équipé d'un ballon filtre conique, 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 mM 4-NP) ont été soumis à une filtration sous vide dans l'entonnoir recouvert par la membrane nAg@PSA4. La solution collectée dans le ballon conique a été caractérisée par spectroscopie UV-Vis. Pour évaluer la réutilisabilité du catalyseur nAg@PSA4, la membrane a été lavée avec de l'eau distillée et réutilisée.

Système d'électrodes parallèles à distance variable et instruments

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 dans la Fig. 12, l'un des fils était fixe, et la distance d était ajustée en déplaçant l'axe y du positionneur xz. La longueur immergée dans la solution était contrôlée par l'axe z du positionneur xz. L'impédance alternative avec une distance différente a été obtenue, selon nos travaux précédents [25,26,27].

Les caractéristiques des nanoparticules et la localisation des particules d'argent sur la surface du latex ont été étudiées par MEB et MET (JEOL JEM-2010, JEOL Ltd., Tokyo, Japon). La teneur en revêtement de nanoparticules d'argent sur les nanosphères PSA a été analysée par analyse thermogravimétrique (Perkin Elmer Pyris 1, Perkin-Elmer Co., USA). Les spectres UV-Vis ont été enregistrés sur un spectrophotomètre Shimadzu UV-2550 (Shimadzu, Kyoto, Japon) à température ambiante.

Abréviations

a :

Le rayon du fil de Pt

d :

La distance entre deux électrodes

D _H et D _L :

Les coefficients de diffusion de l'ion hydrogène et du porteur −COO^— de sphère PSA, respectivement

L :

La longueur du fil de Pt immergé dans la suspension

n :

Le nombre de −COOH par microsphère PSA

nAg@PSA:

Nanocomposites de poly(styrène-co-acide acrylique) chargés en nanoparticules d'argent

PSA:

Nanosphères de poly(styrène-co-acide acrylique)

z :

Le nombre de –COO^— par microsphère PSA

Λ :

La conductivité molaire de la suspension PSA avec concentration c