Исследователи из Великобритании продемонстрировали, что каталитическая активность наночастиц золота может быть повышена с помощью простого метода – тщательной промывке в горячей воде. Горячая вода способствует удалению с поверхности наночастицы лигандов, которые остались связанными с наночастицами после синтеза, способствуя формированию доступных для реагентов активных центров.

Новая методика была разработана в группе Грэма Хатчинса (Graham Hutchings) из Университета Кардиффа, разрабатывающих каталитические системы, представляющие собой закрепленные на субстрате наночастицы золота. Одним из привлекательных методов получения таких систем – проводящееся до осаждения на субстрат предварительное формирование наночастиц золота в коллоидном растворе. Такой подход позволяет регулировать размеры и форму образующихся наночастиц.

Рис. 1. Удаление поливинилацетата с иммобилизованных на
субстрате наночастиц золота горячей водой практически не
влияет на размеры и морфологию наночастиц. (Рисунок из
Nat. Chem., 2011, DOI: 10.1038/nchem.1066).

Находящиеся в растворе наночастицы должны стабилизироваться лигандами, например, поливиниловым спиртом, роль которых заключается в предотвращении коагуляции наноматериалов. Однако при переносе на поверхность подложки лиганды, стабилизировавшие наночастицы в растворе, понижают каталитическую активность наночастиц, блокируя подход реагентов к катализаторам или сенсорам из частиц золота.

Ранее использовавшиеся методы удаления стабилизирующих лигандов с наночастиц заключалось в термической обработке материала при 400°C, однако в ходе термической обработки может происходить изменение морфологии поверхности наночастиц или их коалесценция – и то и другое приводит к частичному или полному понижению каталитической активности частиц. В группе Хатчинса предложили способ очистки наночастиц, который может быть реализован в более мягких условиях. Исследователи продемонстрировали, что поливиниловый спирт может быть удален в результате часовой обработки наночастиц водой при температуре 90°C; при этом их размеры и морфология не изменяются, и, следовательно, каталитическая активность наночастиц остается максимальной. Исследователи из группы Хатчинса интуитивно предположили, что при максимально возможной температуре, которая может быть достигнута для воды, можно будет солюбилизировать систему наночастица/лиганд для оптимальных условий, способствующих очистке поверхности наночастицы от лиганда, и догадка блестяще подтвердилась.

Специалист по металлическим наночастицам из Университета Аделаиды Томас Нанн (Thomas Nann) отмечает, что идея отмывки лигандов от наночастиц замечательна, и было бы прекрасно перенести разработанную концепцию на получение наночастиц для систем, в которых стабилизирующие лиганды также представляют собой проблему, однако не все наночастицы стабилизируют водорастворимыми системами, к тому же ряд металлов может корродировать в воде.

Однако Хатчинс уверен в перспективности предложенной концепции. Он утверждает, что для тех наночастиц, для очистки которых невозможно использовать воду, можно будет подобрать соответствующие условия и органический растворитель.