Биметаллическая наночастица представляет собой комбинацию двух разных металлов , которые проявляют несколько новых и улучшенных свойств. [1] [2] [3] Биметаллические наноматериалы могут быть в виде сплавов , ядра-оболочки или контактного агрегата. Благодаря своим новым свойствам они привлекли большое внимание научных и промышленных кругов. При использовании в качестве катализаторов они проявляют повышенную активность по сравнению с их монометаллическими аналогами. Они являются экономически эффективными, стабильными альтернативами, которые демонстрируют высокую активность и селективность. Поэтому было приложено много усилий для усовершенствования этих катализаторов. Комбинация или тип присутствующих металлов, способ их соединения и их размер определяют их свойства.
Поскольку два разных металла объединены, возможна оптимизация их свойств посредством манипуляций. Существует большая гибкость в разработке биметаллических наночастиц для конкретных приложений. Для их синтеза и точной характеристики разработано несколько методов. Улучшенные электронные свойства, возникающие благодаря биметаллизации, являются наиболее важными среди новых свойств. Электронные эффекты включают перенос заряда или орбитальную гибридизацию между составляющими металлами. Структурные изменения могут быть результатом образования сплава. Химические параметры и параметры окружающей среды во время их синтеза играют роль в определении их структурных свойств. Разница в скорости восстановления различных предшественников металлов определяет конечные структурные свойства наноматериала.
Синтез биметаллических наночастиц может осуществляться совместным восстановлением, последовательным восстановлением, восстановлением комплексов, содержащих как металлы, так и электрохимическими методами. Методы совместной и последовательной редукции являются наиболее популярными препаратами.
Метод совместного восстановления аналогичен методу восстановления, используемому при синтезе монометаллических наночастиц . Отличие состоит в том, что для синтеза биметаллических наночастиц будут использоваться два прекурсора металла вместо одного. Два предшественника вместе со стабилизатором полностью растворяются в подходящем растворителе. Металлы будут присутствовать в их ионном состоянии. Чтобы преобразовать их в нульвалентныеговорится, что добавляется восстановитель. Легкие переходные металлы имеют более низкий восстановительный потенциал, что означает, что они реже подвергаются восстановлению. Эти легкие переходные металлы, когда они присутствуют в их нульвалентных состояниях, склонны к очень быстрому окислению и поэтому нестабильны. Поскольку эти металлы очень важны в области катализа, ищутся несколько методов их стабилизации.
В методе последовательного восстановления два предшественника добавляются один за другим. Этот метод обычно приводит к образованию биметаллических наночастиц ядро-оболочка. Предшественник металла, который должен сформировать ядро, добавляется вместе со стабилизирующим агентом в первую очередь. Затем следует восстановитель. Как только обеспечено полное восстановление первого металла, добавляют предшественник второго металла. Второй ион металла адсорбируется на поверхности наночастиц и восстанавливается. Это приводит к структуре сердцевина-оболочка биметаллической наночастицы.
В качестве прекурсора взят комплекс, содержащий оба металла, которые должны присутствовать в биметаллической наночастице. Водный раствор этих комплексов различной концентрации отбирают в кварцевый сосуд и восстанавливают с помощью фотореактора. В качестве стабилизатора можно использовать поливинилпирролидон. Размер и состав наночастиц меняются в зависимости от концентрации водного раствора. Состав наночастиц можно проанализировать с помощью исследований EDX.