利用微流控技术实现贵金属双金属纳米粒子的连续制备：这些纳米粒子被固定在可降解的聚合物微球上，从而能够实现高效的协同催化作用。

具有明确形态的微球被证明是一种很有前景的催化载体，可用于调节催化性能。然而，要制备出能够负载贵金属双金属纳米粒子的微球，目前的制备方法较为复杂且耗时较长。在这里，我们开发了一种简单有效的制备方法：通过调整乙醇或甲苯与水的体积比，可以轻松地得到形态可控的聚苯乙烯微球。银单金属纳米粒子、银-铂双金属纳米粒子以及银-金双金属纳米粒子可以通过一步法被负载到聚苯乙烯微球上。由于聚苯乙烯微球具有较大的表面积，因此能够有效负载大量纳米粒子；其中，银和铂的负载量分别达到了7%和10%。我们提出了膨胀-屈曲理论以及吸附-还原-渗透机制来解释聚苯乙烯微球的形态变化过程，并说明了如何将贵金属纳米粒子牢固地固定在聚苯乙烯微球上。银-铂@聚苯乙烯微球和银-金@聚苯乙烯微球作为催化剂，能够高效地将4-硝基酚转化为4-氨基酚。实验结果表明，银-铂@聚苯乙烯微球和银-金@聚苯乙烯微球的催化性能远远优于单纯的银@聚苯乙烯微球。尤其是那些带有开放孔结构的聚苯乙烯微球，在负载银-铂纳米粒子后，其催化性能最为优异：反应速率常数和活性参数分别为1.73×10^-2 s^-3和692 s^-5·g^-7。而且，即使经过五次重复使用后，其催化活性依然没有下降。这些研究成果不仅为双金属催化剂的制备提供了有效的连续制备方式，还为通过调节载体结构来调控贵金属纳米粒子的行为、从而实现高效的协同催化作用提供了有效途径。

使用泰锋科创公司研发的TF300型号的直写仪打印出具有同样形状和功能的纳米银线

具有明确结构的聚合物微球被证明具备独特的性质和功能，这些特性对于各种实际应用来说都具有非常重要的意义。近年来，具有特定形态的空心聚合物微球被广泛研究。由于其巨大的表面积、可控的孔结构以及能够灵活地负载所需物质的特点，这些材料引起了研究人员的极大兴趣。以及出色的功能性能具有特定结构且比表面积较大的聚合物微球，已被成功应用于各种催化反应中。药物输送能量储存以及光子晶体在过去的二十年里，人们提出了许多方法来制备具有智能特性且形态可控的中空聚合物微球，这些微球能够实现定点溶解。包括种子聚合过程在内自我模板生成胶体模板法以及渗透膨胀-扩散现象以及一步聚合反应在上述方法中，聚合法和渗透膨胀-扩散法是最常被用来制备中空聚合物微球的方法。聚合法是一种较为简单的制备方式，但需要较长的时间才能形成中空结构。而自模板法则是通过某种物质（如单体、寡聚物、聚合物链或溶剂）从微粒的内部向外壳或微球表面迁移来形成中空结构的。这种反应通常发生在二元或三元体系中。种子聚合法是指以预先制备好的微球作为“种子”，通过不同物质之间的相分离作用，从而在体系中形成中空结构。虽然这种方法能够大规模地制造出尺寸可调控的中空微球，但需要使用有毒的液体或特定的有机试剂，这对环境和健康构成了威胁。除了种子聚合法之外，一步聚合法也被用来制造特定的中空结构。不过，这种方法的运用受到特定配方和固定反应条件的限制。上述方法都需要使用有毒的有机试剂和表面活性剂，因此耗时较长。或者使用模板进行制备，这种做法与化学工业中倡导的绿色、可持续发展理念背道而驰。此外，所制备出的聚苯乙烯微球粒径分布较宽，其单分散性也很差。以及出现坍塌或损坏的形态结构²⁴这极大地限制了这些微球在实际应用中的使用范围。因此，开发一种简单高效的方法来制备形态可控的微球，对于推动其在各种高端应用领域的应用具有重要意义。

众所周知，将贵金属如银与微球结合使用，是一种有效的处理方式。黄金钯金以及铂金这是一种制备多功能催化剂的有效方法。通过这种方式，可以赋予复合微球特定的物理化学性质和特殊功能，从而进一步拓展其在生物医学、催化反应等各个领域的应用前景。以及光子晶体以及染料的降解情况近年来，人们将贵金属纳米粒子与中空聚合物微球结合在一起，从而制备出复合功能材料。这种复合材料能够充分利用中空聚合物微球的优点，同时弥补其不足之处，有望被应用于各种高端领域。实验表明，连续流动法是一种有效的制备贵金属纳米粒子的方法，同时也能有效防止纳米粒子发生聚集现象。在三维螺旋微反应器以及集成式连续流动微反应系统中，分别成功制备出了具有良好单分散性且尺寸分布狭窄的银纳米粒子。此外，预计通过调节流体的流动速率，可以采用连续流动的方式来控制微球的形态。然而，如何以高效且连续的方式将贵金属纳米颗粒负载到功能性聚合物微球中，目前仍不清楚。因此，开发一种能够将贵金属纳米颗粒持续地固定在聚合物微球中的方法具有重要意义，这有助于进一步拓展其应用潜力。另一方面，4-硝基酚是一种存在于工业废水中的高毒性有机污染物，它很难被降解，对环境和人类健康构成了严重威胁。近年来，人们提出了多种处理方法，比如光催化降解法。共催化剂催化作用人们提出将4-NP转化为4-氨基酚（4-AP），以此来缓解由此带来的环境问题。然而，由于贵金属纳米粒子发生聚集，导致可用的反应活性位点极为有限；同时，由于表面积较小，物质传递效率也很低。这些因素都严重限制了催化剂的性能。此外，在批量反应器中，活性物种的均匀分布很难实现，这也严重影响了催化效率。因此，研发出能够有效稳定贵金属纳米粒子的共催化剂，有望解决这一问题。

本文提出了一种高效且简单的合成方法，可在水-乙醇体系中制备出形态规整、尺寸分布狭窄的中空PS微球。这种微球具有凹陷和碗状结构，且无需使用任何有机膨胀剂或表面活性剂。在反应体系中加入少量甲苯，有助于在PS微球表面形成单个孔洞。通过研究微球的形成机制，可以解释其在不同水-乙醇比例下的行为变化。研究人员还利用螺旋形微通道技术，成功地在PS微球上负载了Ag、Ag-Au和Ag-Pt等贵金属，从而实现了催化应用的高效化与可控化。此外，所制备的复合纳米粒子还可用于在NaBH₄存在下将4-NP还原为4-AP。最后，这些微米级的复合PS微球可以轻松从反应体系中分离出来，便于再次利用。这项研究不仅提供了一种高效连续制备贵金属单金属及双金属纳米粒子的方法，这些纳米粒子附着在形态可控的微球表面上，从而实现高效的协同催化效果；同时，也为4-NP污染的处理提供了新的绿色、可持续的解决方案，有助于将高毒性污染物转化为具有巨大环境和经济价值的产物。

论文连接：https://www.nature.com/articles/s41378-026-01176-6