Invertir la termodinámica de las reacciones de reemplazo galvánico mediante la disminución del tamaño de las...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los nanomateriales
• Química de las superficies
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Las nanopartículas de oro adheridas a la superficie (Au NPs) exhiben una reactividad única en comparación con el oro a granel.
• Las reacciones de reemplazo antigalvánico (AGR) generalmente no son termodinámicamente favorables para los metales a granel.
• No se comprende completamente la influencia del tamaño de las nanopartículas en las reacciones AGR.

Objetivo del estudio:

• Investigar las reacciones de reemplazo antigalvánico (AGR) de nanopartículas de oro débilmente estabilizadas (Au NPs) con iones de plata (Ag+) y platino (PtCl4^2-).
• Para cuantificar el grado de sustitución de Ag y Pt en función del diámetro de Au NP.
• Para correlacionar el AGR dependiente del tamaño con las propiedades electroquímicas de Au NP.

Principales métodos:

• Preparación y caracterización de Au NP de diámetro de 0,9, 1,6 y 4,1 nm.
• Exposición de Au NPs a las soluciones acuosas de Ag+ y PtCl4^2.
• Cuantificación del reemplazo de metales mediante la voltametría de extracción anódica (ASV) y la microscopía electrónica de transmisión de barrido con mapeo por espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (STEM-EDS).

Principales resultados:

• El grado de sustitución de Ag y Pt aumentó significativamente a medida que el tamaño de Au NP disminuyó.
• Se observó un reemplazo completo de Ag (100%) para las NP Au de 0,9 nm, mientras que las NP Au de 4,1 nm mostraron un reemplazo de Ag del 17,8%.
• Se formaron NPs de aleación AuPt, con un 41,1% de Pt para 1,6 nm de Au NPs y un 3,9% de Pt para 4,1 nm de Au NPs, de acuerdo con los datos de ASV.
• AGR dependiente del tamaño correlacionado con el cambio negativo en el potencial estándar para la oxidación de Au a medida que disminuyó el tamaño de NP.

Conclusiones:

• Las Au NP débilmente estabilizadas se someten a reacciones de reemplazo antigalvánico dependientes del tamaño con Ag+ y PtCl4^2-.
• La AGR observada se atribuye al desplazamiento del potencial electroquímico de las NP Au más pequeñas.
• Este estudio pone de relieve la reactividad única de los nanomateriales y su potencial para la formación de aleaciones.