Una nanopartícula bimetálica es una combinación de dos metales diferentes que exhiben varias propiedades nuevas y mejoradas. [1] [2] [3] Los nanomateriales bimetálicos pueden estar en forma de aleaciones , núcleo-carcasa o agregado de contacto. Debido a sus propiedades novedosas, han ganado mucha atención entre las comunidades científica e industrial. Cuando se usan como catalizadores, muestran una actividad mejorada en comparación con sus contrapartes monometálicas. Son alternativas rentables y estables que exhiben alta actividad y selectividad. Por lo tanto, se ha puesto mucho esfuerzo en el avance de estos catalizadores. La combinación o el tipo de metales presentes, cómo se combinan y su tamaño determina sus propiedades.
Dado que se combinan dos metales distintos, es posible optimizar sus propiedades mediante la manipulación. Hay mucha flexibilidad en el diseño de nanopartículas bimetálicas para aplicaciones específicas. Existen varias técnicas desarrolladas para su síntesis y caracterización precisa. Las propiedades electrónicas mejoradas que surgen debido a la bimetalización son las más importantes entre las nuevas propiedades. Los efectos electrónicos involucran transferencia de carga o hibridación orbital entre los metales constituyentes. Los cambios estructurales pueden resultar de la formación de aleaciones. Los parámetros químicos y ambientales durante su síntesis juegan un papel en la determinación de sus propiedades estructurales. La diferencia en las tasas de reducción de los diferentes precursores metálicos decide las propiedades estructurales finales del nanomaterial.
La síntesis de nanopartículas bimetálicas se puede realizar mediante correducción, reducción sucesiva, reducción de complejos que contienen tanto metales como métodos electroquímicos. Los métodos de co-reducción y reducción sucesiva son las técnicas preparatorias más populares.
El método de co-reducción es similar al método de reducción utilizado en la síntesis de nanopartículas monometálicas . La diferencia es que para la síntesis de nanopartículas bimetálicas se utilizarán dos precursores metálicos en lugar de uno. Los dos precursores junto con el agente estabilizador se disuelven completamente en un disolvente adecuado. Los metales estarán presentes en sus estados iónicos. Para convertirlos en su cerovalenteindica que se agrega un agente reductor. Los metales de transición ligeros tienen un potencial de reducción más bajo, lo que significa que es más raro que se reduzcan. Estos metales de transición ligeros, cuando están presentes en sus estados de valencia cero, tienden a oxidarse muy rápidamente y, por lo tanto, son inestables. Dado que estos metales son muy importantes en el campo de la catálisis, se buscan varios métodos para estabilizarlos.
En el método de reducción sucesiva, los dos precursores se añaden uno tras otro. Este método generalmente conduce a la formación de nanopartículas bimetálicas de núcleo y cubierta. El precursor del metal que ha de formar el núcleo se añade primero junto con el agente estabilizante. Esto es seguido por el agente reductor. Una vez asegurada la reducción completa del primer metal, se añade el precursor del segundo metal. El segundo ion metálico se adsorbe en la superficie de la nanopartícula y se reduce. Esto da como resultado la estructura de núcleo-cáscara de la nanopartícula bimetálica.
Se toma como precursor un complejo que contiene los dos metales presentes en la nanopartícula bimetálica. La solución acuosa de estos complejos en diferentes concentraciones se toma en un recipiente de cuarzo y se reduce mediante un fotorreactor. La polivinilpirrolidona se puede utilizar como estabilizador. El tamaño y la composición de las nanopartículas varían con la concentración de la solución acuosa. La composición de las nanopartículas se puede analizar mediante estudios EDX.