导读：

近期，西安交通大学郝南京教授团队开发了一种高效、简便的策略，用于合成形貌可控的空心聚苯乙烯（PS）微球，并进一步采用连续流合成技术，在螺旋微反应器中成功制备了负载 Ag、Ag-Au、Ag-Pt 的普通 PS 微球、空心 PS 微球（HPS）及开孔 PS 微球（OHPS），以应用于实际的协同催化领域。相关研究以“Microfluidic continuous flow production of noble bimetallic nanoparticles stabilized on evolvable polymer microspheres for confined synergistic catalysis”为题，发表于期刊《Microsystems & Nanoengineering》。

本文要点：

1、该研究开发了一种简便高效的微流控连续流策略，制备了形貌可调控的聚苯乙烯（PS）微球，并负载单/双贵金属纳米颗粒，实现对 4 - 硝基苯酚（4-NP）的高效受限协同催化还原。

2、首先通过调控水-乙醇体积比、老化时间，在无有机溶胀剂和表面活性剂的条件下制备出空心、酒窝状、碗状 PS 微球；后续引入少量甲苯，将酒窝状微球进一步转化为开孔型微球，提出溶胀-屈曲理论解释其形貌演化机制，证明 PS 微球表面的羟基、硫酸根等基团为贵金属负载提供了位点。

3、随后设计螺旋微通道反应器，通过一步连续流法，在数分钟内将 Ag 单金属及 Ag-Pt、Ag-Au 双金属纳米颗粒原位负载于不同形貌 PS 微球上，提出吸附-还原-渗透机制阐明负载过程；该方法解决了传统制备中步骤繁琐、耗时、纳米颗粒团聚的问题，且开孔型 PS 微球的 Ag、Pt 负载量分别达 7% 和 10%。

4、以 NaBH₄为还原剂，将制备的复合微球用于 4-NP 还原为 4 - 氨基苯酚（4-AP）的催化反应，系统探究了载体形貌、催化剂用量、贵金属类型对催化性能的影响。结果表明，催化反应符合一级动力学，开孔型 PS 微球负载 Ag-Pt 双金属纳米颗粒（Ag-Pt@OHPS） 表现出最优催化性能，反应速率常数达 1.73×10⁻² s⁻¹，活性参数为 692 s⁻¹・g⁻¹，且经 5 次循环使用后催化活性无明显下降，稳定性优异。其高效催化源于开孔结构的大比表面积、丰富的活性位点，以及 Ag 与 Pt 的协同作用（Pt 产生活性氢并溢流，Ag 高效吸附 4-NP）。

5、该研究不仅为双金属催化剂的连续化、绿色制备提供了新方法，还通过载体结构调控实现了贵金属纳米颗粒的性能优化，为有毒有机污染物的高效降解及受限协同催化应用提供了新思路。

图1制备的聚苯乙烯微球与中空聚苯乙烯微球

图2中空聚苯乙烯微球在水-乙醇混合体系（水:乙醇，体积比 = 1:5）中的形貌演化行为

图3中空聚苯乙烯微球在水-乙醇（a~b）和水-甲苯（c~d）混合体系中的形貌演化行为（水:乙醇，体积比 = 1:7.5；水:甲苯，体积比 = 10:1）

图4在螺旋微反应器中通过连续流法制备银负载聚苯乙烯微球

图5贵金属修饰中空聚苯乙烯微球的机制及透射电镜表征

图6在螺旋微反应器中通过连续流法制备银-铂负载中空聚苯乙烯微球

图7在螺旋微反应器中通过连续流法制备银-金负载中空聚苯乙烯微球

图8银负载中空聚苯乙烯微球催化 4 - 硝基苯酚还原为 4 - 氨基苯酚的性能

图9不同载体形貌、不同贵金属纳米颗粒修饰的聚苯乙烯微球的准一级反应动力学拟合结果及可循环性测试

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41378-026-01176-6

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