Photochemische Synthese von g-C3N4-Quantenpunkt-gebundenen Ag-, Pd- und AgPd-Legierungs-Nanopartikeln für die katalytische Reduktion von 4-Nitrophenol und antimikrobielle Aktivität

Das rationale Design multifunktionaler Nanomaterialien mit synergistischen Eigenschaften ist zentral für den Fortschritt der angewandten Nanotechnologie. Hier berichten wir über eine stabilisatorfreie photochemische Strategie zur Synthese von monometallischen (Ag und Pd) und bimetallischen Legierungs-(AgPd)-Nanopartikeln, die auf g-C3N4-Quantenpunkten (g-C3N4 QDs) verankert sind, wobei die photoaktive Kohlenstoffnitrid-Plattform sowohl als lichtgetriebener Reduktionsmittel als auch als Stabilisierungsmatrix fungiert. Umfassende Charakterisierung mittels PXRD, HRTEM, EDS, UV-vis-Spektroskopie und Röntgen-Photoelektronenspektroskopie bestätigt eine gleichmäßige Nanopartikelverteilung, Legierungsbildung und Erhaltung des g-C3N4-Rahmens. Die katalytische Leistung der synthetisierten Nanomaterialien wurde anhand der NaBH4-unterstützten Reduktion von 4-Nitrophenol als Modellreaktion in wässriger Phase bewertet. Unter den Katalysatoren zeigt die g-C3N4-AgPd-Legierung eine deutlich verbesserte Aktivität mit einer Geschwindigkeitskonstante von 17,92 × 10^-2 min^-1, was etwa 11,5-mal höher ist als die von reinem g-C3N4 QDs und ca. 1,9-mal höher als die der monometallischen Gegenspieler. Diese Verbesserung wird auf eine elektronegativitätsgetriebene Ladungsumverteilung innerhalb der AgPd-Legierung zurückgeführt, die zu elektronendichten Pd-Stellen führt, welche die Adsorption und Aktivierung der Reaktanten fördern, verbunden mit effizientem Elektronentransfer, der durch Ag vermittelt wird. Neben der katalytischen Leistung zeigt das g-C3N4-AgPd-System eine verbesserte antibakterielle Aktivität gegen Escherichia coli mit Hemmzonen von bis zu 18 mm bei 100 μL. Insgesamt hebt diese Arbeit eine vielseitige photochemische Plattform zur Herstellung von Legierungsnanokatalysatoren mit synergistischen katalytischen und antimikrobiellen Eigenschaften hervor, die für die angewandte Nanomaterialforschung relevant sind.