In this work, a new viral protein cage based nanoreactor was successfully constructed via encapsulating Tween 80 stabilized palladium nanoparticles (NPs) into rotavirus capsid VP2 virus-like particles (i.e. Pd@VP2). The effects of stabilizers including CTAB, SDS, Tween 80 and PVP on controlling the particle size of Pd NPs were investigated. They were further immobilized on graphene oxide (i.e. Pd@VP2/GO) by a simple mixing method. Some characterizations including FT-IR and XPS were conducted to study adsorption mode of Pd@VP2 on GO sheets. Their catalytic performance was estimated in the reduction of 4-nitrophenol (4-NP). Results showed that Tween 80 stabilized Pd NPs with the molar ratio of Pd to Tween 80 at 1:0.1 possessed the smallest size and the best stability as well. They were encapsulated into viral protein cages (mean size 49 ± 0.26 nm) to assemble confined nanoreactors, most of which contained 1–2 Pd NPs (mean size 8.15 ± 0.26 nm). As-prepared Pd@VP2 indicated an enhanced activity (apparent reaction rate constant kapp = (3.74 ± 0.10) × 10−3 s−1) for the reduction of 4-NP in comparison to non-confined Pd-Tween80 colloid (kapp = (2.20 ± 0.06) × 10−3 s−1). It was logically due to confinement effects of Pd@VP2 including high dispersion of Pd NPs and high effective concentration of substrates in confined space. Pd@VP2 were further immobilized on GO surface through C-N bond. Pd@VP2/GO exhibited good reusability after recycling for four runs, confirming the strong anchoring effects of GO on Pd@VP2.

中文翻译：

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一种轮状病毒类颗粒约束钯纳米反应器及其在氧化石墨烯上的固定化催化

在这项工作中，通过将Tween 80 稳定的钯纳米颗粒（NPs）封装到轮状病毒衣壳VP2 病毒样颗粒（即Pd@VP2）中，成功构建了一种基于病毒蛋白笼的新型纳米反应器。研究了包括CTAB、SDS、Tween 80和PVP在内的稳定剂对控制Pd NPs粒径的影响。通过简单的混合方法将它们进一步固定在氧化石墨烯（即 Pd@VP2/GO）上。进行了一些表征，包括 FT-IR 和 XPS，以研究 Pd@VP2 在 GO 片材上的吸附模式。他们在还原 4-硝基苯酚 (4-NP) 中的催化性能进行了估计。结果表明，Pd与Tween 80的摩尔比为1:0.1的Tween 80稳定的Pd NPs具有最小的尺寸和最好的稳定性。它们被封装在病毒蛋白笼中（平均大小 49 ± 0. 26 nm）组装受限纳米反应器，其中大部分包含 1-2 Pd NPs（平均尺寸 8.15 ± 0.26 nm）。与非受限 Pd-Tween80 胶体（kapp = (2.20 ± 0.06) × 10−3 s−1)。这在逻辑上是由于 Pd@VP2 的限制效应，包括 Pd NPs 的高分散性和在受限空间中的高效底物浓度。Pd@VP2 通过 CN 键进一步固定在 GO 表面。Pd@VP2/GO 在循环使用四次后表现出良好的可重复使用性，证实了 GO 对 Pd@VP2 的强锚定作用。与非受限 Pd-Tween80 胶体（kapp = (2.20 ± 0.06) × 10−3 s−1)。这在逻辑上是由于 Pd@VP2 的限制效应，包括 Pd NPs 的高分散性和在受限空间中的高效底物浓度。Pd@VP2 通过 CN 键进一步固定在 GO 表面。Pd@VP2/GO 在循环使用四次后表现出良好的可重复使用性，证实了 GO 对 Pd@VP2 的强锚定作用。与非受限 Pd-Tween80 胶体（kapp = (2.20 ± 0.06) × 10−3 s−1)。这在逻辑上是由于 Pd@VP2 的限制效应，包括 Pd NPs 的高分散性和在受限空间中的高效底物浓度。Pd@VP2 通过 CN 键进一步固定在 GO 表面。Pd@VP2/GO 在循环使用四次后表现出良好的可重复使用性，证实了 GO 对 Pd@VP2 的强锚定作用。这在逻辑上是由于 Pd@VP2 的限制效应，包括 Pd NPs 的高分散性和在受限空间中的高效底物浓度。Pd@VP2 通过 CN 键进一步固定在 GO 表面。Pd@VP2/GO 在循环使用四次后表现出良好的可重复使用性，证实了 GO 对 Pd@VP2 的强锚定作用。这在逻辑上是由于 Pd@VP2 的限制效应，包括 Pd NPs 的高分散性和在受限空间中的高效底物浓度。Pd@VP2 通过 CN 键进一步固定在 GO 表面。Pd@VP2/GO 在循环使用四次后表现出良好的可重复使用性，证实了 GO 对 Pd@VP2 的强锚定作用。