Synthese von Ligand freien CdS-Nanopartikel innerhalb eines Schwefel-Copolymer-Matrix

Trevor R. Martin; Katherine A. Mazzio; Hugh W. Hillhouse; Christine K. Luscombe

doi:10.3791/54047

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Methodenartikel

Synthese von Ligand freien CdS-Nanopartikel innerhalb eines Schwefel-Copolymer-Matrix

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DOI:

10.3791/54047

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1. Mai 2016

Trevor R. Martin¹^,²^,³ , Katherine A. Mazzio⁴ , Hugh W. Hillhouse²^,³^,⁵ , Christine K. Luscombe¹^,²^,³^,⁶

¹Department of Materials Science and Engineering, University of Washington, ²Molecular Engineering and Sciences Institute, University of Washington, ³Clean Energy Institute, University of Washington, ⁴Institut für Nanospektroskopie, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, ⁵Department of Chemical Engineering, University of Washington, ⁶Department of Chemistry, University of Washington

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hierin stellen wir eine Methode zur Synthese ligandenfreier Cadmiumsulfid (CdS) Nanopartikel vor, die auf einem einzigartigen Schwefelcopolymer basieren. Das Schwefel-Copolymer fungiert während der Nanopartikelsynthese als Hochtemperaturlösungsmittel und Schwefelquelle und stabilisiert die Nanopartikel nach der Reaktion.

Zusammenfassung

Aliphatische Liganden werden typischerweise während der Synthese von Nanopartikeln verwendet, um deren Wachstum zu vermitteln, zusätzlich zu ihrer Funktion als Hochtemperaturlösungsmittel. Diese koordinierenden Liganden tragen dazu bei, die Nanopartikel in Lösung zu lösen und zu stabilisieren, und können die resultierende Größe und Reaktivität der Nanopartikel während ihrer Bildung beeinflussen. Trotz der Allgegenwart der Verwendung von Liganden während der Synthese kann das Vorhandensein von aliphatischen Liganden auf der Nanopartikeloberfläche zu einer Reihe von Problemen bei der Endverwendung der Nanopartikel führen, die weitere Ligandenstripping- oder Ligandenaustauschverfahren erforderlich machen. Wir haben eine Methode entwickelt, um Cadmiumsulfid (CdS)-Nanopartikel unter Verwendung eines einzigartigen Schwefelcopolymers zu synthetisieren. Dieses Schwefel-Copolymer besteht hauptsächlich aus elementarem Schwefel, einem billigen und reichlich vorhandenen Material. Das Schwefelcopolymer hat den Vorteil, dass es sowohl als Hochtemperaturlösungsmittel als auch als Schwefelquelle fungiert, die während der Nanopartikelsynthese mit einem Cadmiumvorläufer reagieren kann, was zur Erzeugung von ligandenfreiem CdS führt. Während der Reaktion wird nur ein Teil des Copolymers zur Herstellung von CdS verbraucht, während der Rest im polymeren Zustand verbleibt, wodurch ein Nanokompositmaterial entsteht. Sobald die Reaktion beendet ist, stabilisiert das Copolymer die Nanopartikel in einer festen polymeren Matrix. Das Copolymer kann dann vor dem Einsatz der Nanopartikel entfernt werden, wodurch Nanopartikel entstehen, die keine organisch koordinierenden Liganden haben. Diese im Entstehen begriffene Synthesetechnik stellt eine Methode zur Herstellung von Metallsulfid-Nanopartikeln für eine Vielzahl von Anwendungen dar, bei denen das Vorhandensein von organischen Liganden nicht erwünscht ist.

Einleitung

Obwohl für die Synthese, herkömmliche aliphatische Liganden nützlich erwiesen präsentieren eine Reihe von Herausforderungen für die Ausführung von Nanopartikeln in photonischer und elektrochemischen Vorrichtungen. Aliphatische Liganden sind hochisolierenden, hydrophobe und eine signifikante Barriere für elektrochemische Oberflächenreaktionen darstellen. ¹ Dementsprechend haben mehrere Studien einen Ligandenaustausch entwickelt und Ligand Stripping - Protokolle , die diese aliphatischen Liganden mit funktionellen Komponenten ersetzen oder dass die Liganden abstreifen zu einem nackten Nanopartikel zeigen Oberfläche . ¹ ^- ³ Di....