(PhysOrg.com) -- Alla som tror att amalgam är begränsad till tandfyllningar saknar något:amalgam, som är legeringar av kvicksilver och andra metaller, har använts i över 2500 år vid tillverkning av smycken och för utvinning av metaller som silver och guld i gruvdrift. Dessa dagar, den omvända processen är av större intresse:avlägsnandet av kvicksilver från avloppsvatten genom sammanslagning med ädelmetaller i form av nanopartiklar. Kseniia Katok och kollegor har nu rapporterat om nya insikter i tidskriften Angewandte Chemie :om diametern på silvernanopartiklar görs ännu mindre, betydligt mer kvicksilver kan utvinnas i förhållande till mängden silver som används.
I den konventionella processen, två silveratomer reagerar med en kvicksilverjon, som har en dubbel positiv laddning, att producera två silverjoner, som går i lösning, och en neutral kvicksilveratom, som tas upp av de metalliska silverpartiklarna. Det stökiometriska förhållandet mellan kvicksilver och silver är alltså 1:2.
Forskarna vid University of Brighton (UK) och kollegor i Kazakstan, Frankrike och Japan har nu bestämt att reaktionens stökiometri förändras om diametern på silvernanopartiklarna faller under kritiska 32 nm. Denna effekt, känd som "hyperstökiometri" beror på storleken på nanopartiklarna. Med partiklar som har en diameter runt 10 nm, förhållandet kan nå mellan 1,1:1 och 1,7:1, beroende på kvicksilvermotjonen. I dessa fall, reaktionen sker helt klart annorlunda än den gör med silverpartiklar av "normal" storlek. Forskarna postulerar att de ursprungligen producerade silverjonerna absorberas i silvernanopartiklarna och, under katalytisk påverkan av de små silvernanopartiklarna, "återvinns" tillbaka till elementärt silver av de negativt laddade motjonerna av kvicksilversalterna, som i dessa experiment var nitrat eller acetat. Det har ofta observerats att mycket små nanopartiklar har en högre katalytisk aktivitet än större eftersom deras ytegenskaper dominerar över deras bulkegenskaper. Den hyperstökiometriska effekten föreslår nya tillvägagångssätt för rening av avrinning såväl som katalys.
För att producera de nödvändiga extremt små silvernanopartiklarna, forskarna utrustade en kiseldioxidyta med individuella kiselhydridgrupper (-SiH). Dessa kan reducera silverjoner till neutrala silveratomer, som är bundna till ytan och troligen fungerar som kärnbildningsställen för vidare aggregation av silver. Densiteten av SiH-grupper och reaktionstiden kan användas för att kontrollera storleken på partiklarna. I motsats till konventionella processer, detta kräver inga stabilisatorer, som fastnar på silvernanopartiklarna och förändrar deras fysikaliska och kemiska egenskaper.
