在CdSe@CdS纳米棒上通过光化学氧化生长二氧化铱纳米颗粒

本实验的总体目标是通过光化学氧化法在半导体基底上生长氧化铱纳米晶体。作为一种合成工具，光化学氧化法拓展了化学家创造新型杂化材料的方法，可将光催化合成推进至尚未探索的领域。

我们的研究针对硫化镉的致命弱点展开。硫化镉虽以高效产氢活性著称，但其光化学不稳定性限制了实际应用。当光化学氧化作用施加于具有局域电荷载流子的纳米级材料时，通过简单分析反应产物，也可从氧化还原反应的动力学角度加以利用。实验起始步骤为：首先合成硫化镉-硒化镉种子棒，然后将其悬浮于文本方案中所述的甲苯溶液中。

将约一半的溶液转移至离心管中，并加入等体积一半的甲醇以沉淀杆状物。在3,400 G下离心5分钟，弃去上清液。保留沉淀物以供后续使用。

接下来，将250毫克巯基十一烷酸和400毫克四甲基氢氧化铵加入含有10毫升甲醇的离心管中。涡旋振荡直至所有固体完全溶解。将甲醇混合液加入硫化镉-硒化镉种子棒状颗粒中，并用手摇动离心管，使其完全溶解。

让溶液静置至少一小时。一小时后，将溶液分装到两个离心管中，每管加入20毫升甲苯。在7,700 ×g 条件下离心15分钟。

小心倾去上清液，将离心管倒置以干燥样品。向沉淀中加入 5 mL 超纯水，然后将棒材储存于用铝箔包裹的样品瓶中。首先，按照文本方案中的说明配制铱前驱体、硝酸钠、过硫酸钠和氢氧化钠的溶液。

在配备光谱搅拌子的标准聚苯乙烯比色皿中，加入 0.50 毫升硝酸盐溶液和 0.20 毫升铱前驱体。接着，依次加入 0.30 毫升水中的种子棒状颗粒、0.50 毫升过硫酸盐溶液以及 0.50 毫升氢氧化钠溶液。将比色皿放入支架中，并搅拌溶液。

然后在450纳米波长、100毫瓦功率下照射样品，持续时间最长可达4小时。溶液应先变为绿色，随后变为蓝色。达到所需的孵育时间后，将溶液转移至离心管中，在7,700 ×g条件下离心10分钟。小心倾去上清液，并保留沉淀。

将样品在极性甲醇溶剂中进行超声分散，以供进一步使用。硫化镉-硒化镉纳米棒在通过辐照包覆氧化铱后，其外观颜色发生变化。未包覆的纳米棒初始呈橙红色，经两小时光照后变为绿色，再经四小时光照后变为蓝色。

通过透射电子显微图像分析了二氧化铱颗粒在硫化镉-硒化镉种子棒上随时间的生长情况。无二氧化铱的对照样品中，棒状结构的直径为四到五纳米。经10分钟至4小时光照的样品显示出从小颗粒到较大颗粒的逐步发展，并最终形成完整的二氧化铱包覆层。

经过四小时光照的纳米棒总直径为九到十纳米，光照两小时后即可观察到外层有两到三纳米厚的氧化铱涂层。一旦掌握，若操作得当，该技术可在数小时内完成。观看本视频后，您应能充分理解如何在 seeded 纳米棒上通过光化学方法生长氧化铱。

本实验中所采用的方法也可拓展应用于其他金属氧化物的光化学生长。请注意，氧化镉和强腐蚀性溶液的使用具有极高的危险性，因此在进行本实验时，必须采取适当的预防措施，例如在手套箱中操作并穿戴防护服。