(PhysOrg.com) -- Iedereen die denkt dat amalgamen beperkt zijn tot tandvullingen, mist iets:amalgamen, die legeringen zijn van kwik en andere metalen, worden al meer dan 2500 jaar gebruikt bij de productie van sieraden en voor de winning van metalen zoals zilver en goud in mijnbouwactiviteiten. Tegenwoordig, het omgekeerde proces is interessanter:het verwijderen van kwik uit afvalwater door samensmelting met edele metalen in de vorm van nanodeeltjes. Kseniia Katok en collega's hebben nu nieuwe inzichten in het tijdschrift gerapporteerd Angewandte Chemie :als de diameter van zilveren nanodeeltjes nog kleiner wordt gemaakt, er kan aanzienlijk meer kwik worden gewonnen in verhouding tot de hoeveelheid zilver die wordt gebruikt.

In het conventionele proces, twee zilveratomen reageren met één kwik-ion, die een dubbele positieve lading draagt, om twee zilverionen te produceren, die in oplossing gaan, en een neutraal kwikatoom, die wordt opgenomen door de metallische zilverdeeltjes. De stoichiometrische verhouding van kwik tot zilver is dus 1:2.

De onderzoekers van de Universiteit van Brighton (VK) en collega's in Kazachstan, Frankrijk en Japan hebben nu vastgesteld dat de stoichiometrie van de reactie verandert als de diameter van de zilveren nanodeeltjes onder de kritische 32 nm zakt. Dit effect, bekend als "hyperstoichiometrie" hangt af van de grootte van de nanodeeltjes. Bij deeltjes met een diameter van rond de 10 nm, de verhouding kan liggen tussen 1,1:1 en 1,7:1, afhankelijk van het kwiktegenion. In deze gevallen, de reactie verloopt duidelijk anders dan bij zilverdeeltjes van “normale” grootte. De onderzoekers stellen dat de aanvankelijk geproduceerde zilverionen worden geabsorbeerd in de zilvernanodeeltjes en, onder de katalytische invloed van de kleine zilveren nanodeeltjes, worden door de negatief geladen tegenionen van de kwikzouten tot elementair zilver "gerecycleerd", die in deze experimenten nitraat of acetaat waren. Er is vaak waargenomen dat zeer kleine nanodeeltjes een hogere katalytische activiteit hebben dan grotere, omdat hun oppervlakte-eigenschappen domineren over hun bulkeigenschappen. Het hyperstoichiometrische effect suggereert nieuwe benaderingen voor de zuivering van zowel afvoer als katalyse.

Om de noodzakelijke extreem kleine zilveren nanodeeltjes te produceren, de wetenschappers rustten een siliciumdioxide-oppervlak uit met individuele siliciumhydride (-SiH) -groepen. Deze kunnen zilverionen reduceren tot neutrale zilveratomen, die aan het oppervlak zijn gebonden en waarschijnlijk fungeren als nucleatieplaatsen voor de verdere aggregatie van zilver. De dichtheid van SiH-groepen en de reactietijd kunnen worden gebruikt om de grootte van de deeltjes te regelen. In tegenstelling tot conventionele processen, dit vereist geen stabilisatoren, die aan de zilveren nanodeeltjes blijven kleven en hun fysische en chemische eigenschappen veranderen.