Janus particles represent a unique group of patchy particles combining two or more different physical or chemical functionalities at their opposite sides. Especially, individual Janus particles (JPs) with both chemical and geometrical anisotropy as well as their assembled layers provide considerable advantages over the conventional monofunctional particles or surfactant molecules offering (a) a high surface-to-volume ratio; (b) high interfacial activity; (c) target controlling and manipulation of their interfacial activity by external signals such as temperature, light, pH, or ionic strength and achieving switching between stable emulsions and macro-phase separation; (d) recovery and recycling; (e) controlling the mass transport across the interface between the two phases; and finally (f) tunable several functionalities in one particle allowing their use either as carrier materials for immobilized catalytically active substances or, alternatively, their site-selective attachment to substrates keeping another functionality active for further reactions. All these advantages of JPs make them exclusive materials for application in (bio-)catalysis and (bio-)sensing. Considering “green chemistry” aspects covering biogenic materials based on either natural or fully synthetic biocompatible and biodegradable polymers for the design of JPs may solve the problem of toxicity of some existing materials and open new paths for the development of more environmentally friendly and sustainable materials in the very near future. Considering the number of contributions published each year on the topic of Janus particles in general, the number of contributions regarding their environmentally friendly and sustainable applications is by far smaller. This certainly pinpoints an important challenge and is addressed in this review article. The first part of the review focuses on the synthesis of sustainable biogenic or biocompatible Janus particles, as well as strategies for their recovery, recycling, and reusability. The second part addresses recent advances in applications of biogenic/biocompatible and non-biocompatible JPs in environmental and biotechnological fields such as sensing of hazardous pollutants, water decontamination, and hydrogen production. Finally, we provide implications for the rational design of environmentally friendly and sustainable materials based on Janus particles. Graphical abstract

中文翻译：

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Janus 粒子：从概念到环保材料和可持续应用

Janus 粒子代表一组独特的片状粒子，在其相对侧结合了两种或多种不同的物理或化学功能。特别是，具有化学和几何各向异性的单个 Janus 粒子 (JP) 以及它们的组装层与传统的单官能粒子或表面活性剂分子相比具有相当大的优势，提供 (a) 高表面积与体积比；(b) 高界面活性；(c) 通过温度、光、pH 或离子强度等外部信号控制和操纵它们的界面活性，并实现稳定乳液和大相分离之间的切换；(d) 回收和再循环；(e) 控制穿过两相界面的质量传输；最后（f）在一个粒子中调节几个功能，允许它们用作固定催化活性物质的载体材料，或者，它们与底物的位点选择性连接保持另一个功能活性以进行进一步反应。JP 的所有这些优点使它们成为用于（生物）催化和（生物）传感的独家材料。考虑到涵盖基于天然或全合成生物相容性和可生物降解聚合物的生物材料的“绿色化学”方面，用于设计 JP 可能会解决一些现有材料的毒性问题，并为开发更环保和可持续的材料开辟新的途径。不久的将来。考虑到每年发表的一般关于 Janus 粒子主题的贡献数量，迄今为止，有关其环保和可持续应用的贡献数量要少得多。这无疑指出了一个重要的挑战，并在这篇评论文章中得到了解决。评论的第一部分侧重于可持续生物或生物相容性 Janus 颗粒的合成，以及它们的回收、回收和可重用性策略。第二部分介绍了生物/生物相容和非生物相容 JPs 在环境和生物技术领域的应用的最新进展，例如危险污染物的传感、水净化和制氢。最后，我们为基于 Janus 粒子的环保和可持续材料的合理设计提供了启示。图形概要 这无疑指出了一个重要的挑战，并在这篇评论文章中得到了解决。评论的第一部分侧重于可持续生物或生物相容性 Janus 颗粒的合成，以及它们的回收、回收和可重用性策略。第二部分介绍了生物/生物相容和非生物相容 JPs 在环境和生物技术领域的应用的最新进展，例如危险污染物的传感、水净化和制氢。最后，我们为基于 Janus 粒子的环保和可持续材料的合理设计提供了启示。图形概要 这无疑指出了一个重要的挑战，并在这篇评论文章中得到了解决。评论的第一部分侧重于可持续生物或生物相容性 Janus 颗粒的合成，以及它们的回收、回收和可重用性策略。第二部分介绍了生物/生物相容和非生物相容 JPs 在环境和生物技术领域的应用的最新进展，例如危险污染物的传感、水净化和制氢。最后，我们为基于 Janus 粒子的环保和可持续材料的合理设计提供了启示。图形概要 以及它们的回收、再循环和可重用性的策略。第二部分介绍了生物/生物相容和非生物相容 JPs 在环境和生物技术领域的应用的最新进展，例如危险污染物的传感、水净化和制氢。最后，我们为基于 Janus 粒子的环保和可持续材料的合理设计提供了启示。图形概要 以及它们的回收、再循环和可重用性的策略。第二部分介绍了生物/生物相容和非生物相容 JPs 在环境和生物技术领域的应用的最新进展，例如危险污染物的传感、水净化和制氢。最后，我们为基于 Janus 粒子的环保和可持续材料的合理设计提供了启示。图形概要 我们为基于 Janus 粒子的环保和可持续材料的合理设计提供了启示。图形概要 我们为基于 Janus 粒子的环保和可持续材料的合理设计提供了启示。图形概要