乳液是通過蛋白質(zhì)，聚合物或固體顆粒等乳化劑穩(wěn)定的液中液滴。它們的尺寸分布范圍從幾納米到幾百微米。傳統(tǒng)上，它們已被用作化妝品，食品和制藥行業(yè)中的輸送系統(tǒng)，并且具有新興應(yīng)用，例如用于新材料合成的模板以及用于界面催化的納米或微型反應(yīng)器。對于乳液界面催化（EIC），催化劑的有效分離和回收是可持續(xù)和綠色化學(xué)的主要目標(biāo)之一。但是，傳統(tǒng)上常常通過離心和過濾進(jìn)行分離和回收EIC中的催化劑，這既費時又耗能。
【研究成果】
為解決這一難題，華南理工大學(xué)尹壽偉教授和香港中文大學(xué)魏濤教授團(tuán)隊在國際著名期刊Chemical Science上發(fā)表了封底文章‘Sodium caseinate as a particulate emulsifier for making indefinitely recycled pH-responsive emulsions’，報告了使用未經(jīng)修飾的蛋白質(zhì)（酪蛋白酸鈉NaCas）構(gòu)建超級pH響應(yīng)乳液，此外通過負(fù)載超小納米Au簇作為復(fù)合乳化劑來構(gòu)建pH響應(yīng)界面催化體系，該體系通過簡單的調(diào)控pH可實現(xiàn)催化劑循環(huán)使用和產(chǎn)物分離。席永康博士為該論文的第一作者，尹壽偉教授和魏濤教授為本文共同通訊作者。
【圖文速遞】
獲得的NaCas穩(wěn)定乳液的乳化/破乳可以通過簡單地改變pH值來觸發(fā)100個循環(huán)以上（圖1a）。此外，在6.1 M NaCl（飽和溶液）存在的情況下該體系仍可正常運行5次以上（圖1b）。由于整個循環(huán)僅引入水和鹽，因此該系統(tǒng)在理論上可以無限期回收。當(dāng)使用模擬海水作為溶劑時體系運行良好（圖1c），這表明使用NaCas作為顆粒乳化劑建立了非凡而堅固的pH響應(yīng)乳液系統(tǒng)。
了解NaCas在pH敏感型乳液中的功能，為我們提供了一種進(jìn)一步設(shè)計乳液的工具，即使乳液已被常規(guī)固體顆粒穩(wěn)定。
為了證明這一點，作者將NaCas物理吸附到疏水玉米醇溶蛋白顆粒（zein-NaCas）或親水性SiO2裸露顆粒（SiO2-NaCas）上，然后用于穩(wěn)定o / w乳液。
圖2a,b顯示，經(jīng)NaCas改性玉米蛋白-NaCas或SiO2-NaCas穩(wěn)定的乳液可以在10個循環(huán)內(nèi)打開和關(guān)閉。
SEM圖像顯示乳液的界面層被定義明確的二氧化硅（SiO2-NaCas見圖2 a1,a2）或玉米醇溶蛋白膠體顆粒（zein-NaCas見圖2b1,b2）覆蓋，這由來自FITC-的CLSM圖像進(jìn)一步證實標(biāo)記的二氧化硅（圖2a3）和FITC標(biāo)記的玉米醇溶蛋白（圖2b3）。
因此，我們的發(fā)現(xiàn)使得能夠?qū)⒂陕懵兜腟iO2或玉米醇溶蛋白納米粒子穩(wěn)定的常規(guī)Pickering乳液工程化為對pH敏感的Pickering乳液，這將為探索其在非均相催化中的應(yīng)用開辟一條新途徑。
接下來作者利用這些特性設(shè)計了高效且可回收的催化系統(tǒng)。作為概念證明，作者首先通過在NaCas上原位生長Au NCs來制備Au / NaCas催化劑（NaCas-Au），然后測試了制備的納米顆粒在配方乳液中的界面催化作用（圖3）。
【亮點】
利用該連續(xù)的催化劑分離和再循環(huán)系統(tǒng)，可以顯著提高化學(xué)過程的整體效率，并且可以簡化后處理方法。此外，該載體在該平臺上的主要優(yōu)勢在于它是一種天然蛋白質(zhì)，根據(jù)綠色和可持續(xù)化學(xué)的概念，它提供了催化生產(chǎn)食品和藥品等產(chǎn)品的可能性。因此，該策略可能會為建立具有各種可回收催化劑和分離產(chǎn)品的綠色可持續(xù)平臺提供有趣的途徑。
