Waiting
Login-Verarbeitung ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

סינתזה של חלקיקים CDS-חינם ליגנד בתוך מטריקס קופולימר גופרית

Published: May 1, 2016 doi: 10.3791/54047
Automatic Translation
1,2,3, 4, 2,3,5, 1,2,3,6
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

Introduction

למרות הוכיח שימושי לסינתזה, הליגנדים אליפטיות קונבנציונליים להציג מספר אתגרים ליישום חלקיקים באמצעי פוטוניים אלקטרוכימיים. הליגנדים אליפטיות ביותר הם בידוד, הידרופובי, ומהווים מכשול משמעותי לתגובות משטח אלקטרוכימיים. 1 בהתאם לכך, מספר מחקרים חילופי ליגנד שפותחו ליגנד הפשטת פרוטוקולים שמחליפים הליגנדים אליפטיות אלה עם moieties תפקודית או כי רצועת משם את הליגנדים לחשוף ננו-חלקיק חשוף משטח 1 -. 3 תגובות אלה, עם זאת, להוות כמה בעיות מהותיות. הם באופן משמעותי מוסיפים למורכבות של התהליך הסינטטי, לא תמיד הולכים להשלמה, והוא יכול להתדרדר פני השטח של החלקיקים, אשר בתורו יכול להטיל בעיות משמעותיות במהלך ייצור מכשיר בעת שימוש בטכניקות אלה. 4

פתחנו קופולימר גופרית כייכול לשמש הוא כמקור ממס וגופרית בטמפרטורה גבוהה במהלך הסינתזה של חלקיקי CDS. 5 קופולימר זה מבוסס על קופולימר רשת שפותח על ידי Chung et al. המשתמש גופרית אלמנטרי 1,3-diisopropenylbenzene (DIB). 6 במקרה שלנו, מונומר methylstyrene מיושם במקום DIB. המגבלות מונומר methylstyrene cross-linking תגובות, שאחרת לייצר קופולימר הרשת משקל מולקולרי גבוה. 5,6 הנוכחות של רק אחד מקבוצה פעילה ויניל על מונומר methylstyrene מקדם את הקמתה של רדיקלים oligomeric פעם מחוממת, המאפשר קופולימר גופרית לפעול כמקור ממס גופרית נוזלי במקביל במהלך סינתזת ננו-החלקיקים. 5 באופן ספציפי, פולימר הגופרית מופק על ידי חימום גופרית האלמנטארי 150 ° C, גורמת S 8 טבעות מעברות לצורת diradical גופרית נוזלית מובנהית באופן ליניארי. לאחר מכן, methylstyrene מוזרק i n כדי גופרית נוזלית ב טוחנת יחס 1:50 של מולקולות methylstyrene כדי אטומי גופרית. 5 הקשר הכפול methylstyrene מגיב עם שרשראות גופרית כדי לייצר את קופולימר, כמוצג באיור 1. 5 קופולימר גופרית אז הוא מקורר ואת מבשר קדמיום הוא הוסיף. תערובת זו היא מחוממת אז ל -200 מעלות צלזיוס, שבמהלכה, קופולימר הגופרית נמס ואת תהליכי נוקלאציה וגידול ננו-חלקיקים הם יזמו בתוך הפתרון 5 20:. יחס טוחנת 1 של גופרית כדי מבשר קדמיום משמש, כך שרק חלק הגופרית כפי נצרכה במהלך התגובה. 5 קופולימר זה מייצב את החלקיקים על ידי השעיית אותם בתוך מטריצת פולימר מוצקה פעם התגובה הופסקה. 5 קופולימר ניתן להסיר לאחר הסינתזה, וכתוצאה מכך הייצור של חלקיקי תקליטורים כי אין הליגנדים תיאום אורגניים, כמתואר באיור 2. 5

ontent "> השיטה הסינטתית שהוצגה בעבודה זו היא פשוט יחסית בהשוואה לשיטות אחרות שהוצגו בספרות 1 -.. 3,7 זה ישים עבור מגוון רחב של יישומים בם חלקיקי ligated מסורתיים הוכיחו בעייתיים או רצוי טכניקה זו יכולה דלתות פתוחות בדיקות תפוקה גבוהה יותר, שם צרור אחד של חלקיקים יכול לשמש כדי לבחון ספקטרום שלם של functionalizations הבאים ללא צורך מורכבים זמן רב ליגנד הפשטת או החלפת נהלים. 2,4,8,9 חלקיקים unligated אלה מציעים גם הזדמנויות כדי לצמצם את מספר פגמי הפחם שנצפו נפוץ במכשירי ננו-חלקיקים מודפסים, על ידי ביטול כמקור פחמן 10 -. 16 פרוטוקול מפורט זה נועד לעזור לאחרים ליישם שיטה חדשה זו כדי לעזור להמריץ בשימוש הפעיל שלה במגוון תחומים כי ימצאו זה בעל משמעות מיוחדת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

זהירות: מבשרי קדמיום הם רעילים ויש לטפל בזהירות רבה. תלבשו ציוד מתאים מגן, השתמשו הנדסיים המתאים ולהתייעץ גיליונות נתוני בטיחות חומרים רלוונטיים (MSDS). בנוסף, ההיווצרות של חלקיקים עשויה להציג סכנות נוספות. התגובות המתוארות כאן נערכות עם סעפת גז ואקום רגילה, על מנת לבצע את הניסויים בתוך אווירה אינרטי. כל הכימיקלים נרכשו מסחריים ושמשו קבלו. פרוטוקול זה מבוסס על שיטה סינתטית שפותחו בעבר, אשר תיארנו לאחרונה במקום אחר. 5

1. גופרית סינתזה קופולימר

  1. הכנת גופרית מותכת Elemental
    1. מקום גופרית אלמנטארי (4 גרם, 124.8 mmol, S 8, 99.5%) בבקבוק צוואר 50 מיליליטר שלוש עם חללית קבל טמפרטורה מצורפת. בצע מחזורי משאבת טיהור עם פעמי ואקום וחנקן כמה.
    2. מחממים תחת חנקן150 ° C עם ערבוב, אשר תגרום גופרית להפוך נוזל בצבע צהוב.
  2. הכנת קופולימר גופרית
    1. לאחר כל גופרית נמס לתוך הנוזל, מיד להזריק α-methylstyrene (330 μl 2.5 מילימול, 99%) לתוך התמיסה.
    2. פתרון חום עד 185 מעלות צלזיוס עם הערבוב ב 500 סל"ד במשך 10 דקות. כמו צורות קופולימר, הפתרון ישתנה צבע מצהוב לכתום, סוף סוף לייצר צבע אדום עמוק.
    3. הסר את הפתרון מהאש ומצננים לטמפרטורת החדר. כפי שהוא מתקרר, קופולימר שיתגבש לאטו לכדי תפוז גומי מוצק. בשלב זה, קופולימר ניתן לאחסן בטמפרטורת החדר למשך סינתזה עוקבות או שהוא יכול לשמש מיד.

2. תקליטורי סינתזת Nanoparticle

  1. להוסיף acetylacetonate קדמיום (Cd (acac), 900 מ"ג, 2.9 מילימול 99.9%) אל הבקבוק שלושה הצוואר מהשלב הקודם, כךאבקה מושמת באופן שווה על גבי קופולימר הגופרית המוצק (4.0 גרם, 116 מילימול).
  2. בצע מחזורי משאבת טיהור על הבקבוק עם מספר פעמי חנקן ואקום.
  3. מחמם את הפתרון עד 200 מעלות צלזיוס מתחת חנקן עם ערבוב. קופולימר הגופרית יתמוסס ומערבבים עם מבשר קדמיום, ואת התגרענות ננו-החלקיקים ותהליכי הצמיחה יתחילו.
  4. אפשר החלקיקים לגדול במשך 30 דקות.
    הערה:.. משנה את זמן התגובה ישפיע על הצמיחה של החלקיקים, אז זה אפשרי לכוון את הגודל הסופי של החלקיקים 5 זמן תגובה 30 דקות תהיינה עם מגוון גודל של 7-10 ננומטר 5
  5. הסר את הפתרון מהאש להתקרר לטמפרטורת החדר.
  6. לאחר מצונן, להסיר את nanocomposite מוצק מהבקבוק ולאחסן בטמפרטורת החדר.

3. הסר את קופולימר הגופרית ולבודד את החלקיקים

  1. הסרת קופולימר הגופרית
  2. מניחים את nanocomposite (200 מ"ג) בבקבוקון זכוכית 20 מ"ל ולהוסיף כלורופורם (20 מ"ל).
  3. מניחים את הצנצנת בתוך ultrasonicator sonicate במשך שעה 1, כדי לשבור את nanocomposite ולהשעות חלקיקים בתוך הפתרון.
  4. הפרד את הפתרון לשתי 30 מ"ל צינורות צנטריפוגות ולהוסיף עוד 20 מ"ל של כלורופורם לכל.
  5. צנטריפוגה הפתרון ב 8736 XG (כוח צנטריפוגלי יחסית) במשך 15 דקות.
  6. למזוג קופולימר הגופרית מן הצינורות צנטריפוגות, מוודא שלא להפריע את החלקיקים התיישבו.
  • בידוד של החלקיקים
    1. Re-לפזר את חלקיקי התיישבו על ידי הוספת כלורופורם לכל צינור צנטריפוגות (30 מ"ל) ו sonicate במשך 15 דקות.
    2. חזור על השלבים המתוארים בסעיפים 3.1.4, 3.1.5 ו 3.2.1 עוד שלוש פעמים כדי לוודא שכל קופולימר גופרית הוסר. לאחר כל קופולימר גופרית מוסר, הפתרון יצק יהיה לא loיש אצבע צבע כתום.
    3. אסוף החלקיקים הסופיים על ידי הוספת כלורופורם (2 מיליליטר) על צינור אחד צנטריפוגות.
    4. מערבב את החלקיקים שנאספו בקבוקון זכוכית אחד 20 מיליליטר (4 מיליליטר הכולל פתרון) ומקום בקבוקון הזכוכית תחת ואקום כדי להסיר את כל כלורופורם לייבש את החלקיקים. בשלב זה, המסה של החלקיקים וכתוצאה מכך ניתן לקבוע ולעומת המסה ההתחלתי של המבשר כדי לקבוע את התשואה של התגובה באמצעות יחסים טוחנים של חומר ואת המוצר החל.

    • 4. לאפיין את חלקיקי התקליטורים

    1. מיקרוסקופי אלקטרוני הילוכים
      1. לדלל את חלקיקים בודדים (20 מ"ג) כלורופורם (20 מ"ל) ו ultrasonicate עבור שעה 1.
      2. לדלל את הפתרון הזה כלורופורם (5 טיפות / 5 מ"ל) ו sonicate במשך 15 דקות.
      3. זרוק את הפתרון הסופי על מצע סרט פחמן ultrathin עם סרטי תמיכת פחמן מחורר על 400רשת נחושת הילוכים אלקטרונים מיקרוסקופית (TEM) לרשת.
      4. מניח את רשת TEM בבקבוקון זכוכית וחזקה תחת ואקום לילה, כדי להסיר כל ממס שיורי מן המדגם.
      5. לאחר הייבוש הושלם, לרכוש תמונות TEM באמצעות מתח מאיץ 200 קילו וולט, גודל נקודה של 3 ו ספקטרוסקופיה אנרגית Dispersive רנטגן מצורפת (EDS) גלאי.
    2. השתברות קרני ה- X
      1. לדלל את החלקיקים המבודדים כלורופורם (10 מ"ג / מיליליטר).
      2. מצעי זכוכית סיד נקי מצופה סודה מוליבדן (1 ס"מ 2) על ידי sonicating חומרי ניקוי, מים ללא יונים, אצטון ואלכוהול איזופרופיל, כל במשך 10 דקות. לבסוף, לנקות את המצעים מנקים פלזמת אוויר במשך 10 דקות לפני טיפת ליהוק.
      3. זרוק להטיל את הפתרון מן 4.2.1 על מצעים מ 4.2.2 ב -7 במרווחים μl.
      4. ברגע הסרטים התייבשו, לרכוש השתברות קרני ה- X (XRD) נתונים. איסוף נתונים באמצעות 7,000 נקודות נתונים בקצב סריקה של1 נקודת נתונים לשני עם מקור Cu-Kα רנטגן באורך גל תקרית של 1.54059 Å.
    3. ספקטרוסקופיה פתרון
      1. לפזר את חלקיקים בודדים (0.1 מ"ג / מ"ל) כלורופורם sonicate במשך 30 דגימות דקות ומניחים קובט קוורץ אטומה.
      2. לפזר את nanocomposite ממדור 2.6 ואת קופולימר גופרית ממדור 1.2.3 ב לפוראמיד (1 מ"ג / מ"ל), מערבבים בסל"ד 700, וחום עד 70 ° C כדי להקל על השעיה של החומר.
      3. רוכשת photoluminescence (PL) ו ספקטרום ספיגת עבור כל שלוש דוגמאות. לנהל מדידות ספיגות אופטיות באמצעות ספקטרומטר עם גלאי משולש המשתרע על פני אולטרה הסגול, טווחי אינפרא אדומים גלויים ליד (UV-VIS-NIR). לנהל מדידות PL באמצעות ספקטרופוטומטר קרינה עם גל עירור של 330 ננומטר.
        הערה: הפרוטוקול הספציפי לאפיון חלקיקים תוך שימוש בטכניקות נדונו בסעיפים 4.1.5, 4.2.4,nd 4.3.2 משתנה במידה רבה בהתאם לאופי הציוד הספציפי בשימוש, כך אנו מציגים פרמטרי אפיון כלליים בלבד כאן. הקורא המעוניין מופנה מאמרי סקירה מספר לקבלת מידע נוסף לגבי שימוש בטכניקות ניתוח אלה עבור חלקיקי תקליטורים 17 -. 19

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    תמונת TEM באיור 3 א מציגה חלקיקי תקליטורים קטנים (3-4 ננומטר) אשר בעלי גרעין בתוך קופולימר הגופרית לפני קופולימר הגופרית הוסר לחלוטין. התמונה באיור 3 א נרכשה על ידי לקיחת aliquot של הפתרון ננו-חלקיקים מיד לאחר הפתרון הגיע 200 ° C. 3 ב איור מראה חלקיקים גדולים יותר (7-10 ננומטר) שצמחו בתמיסה למשך 30 דקות לפני קופולימר גופרית כבר לגמרי 3c סיר. האיור מראה תמונה בהגדלה גבוהה יותר של האזור המודגש איור 3B. אחת nanoparticle ב 3C איור יש ריווח מטוס אטומי במיוחד ברור כי נמדד להיות 3.3. 3.3 המרווח המטוס האטומי Å עולה בקנה אחד עם (111) ריווח המטוס של CDS-blende אבץ או ריווח המטוס (002) של תקליטורים wurtzite. האיור מציג 3D שברגע קופולימר גופרית נמחק לחלוטיןונמוגו כלורופורם, החלקיקים המצרפי יהיו ביחד. נתוני EDS מוצגים באיור 3D מאשרים את והרכב של תקליטורים (כמעט 1: 1) ומאשר כי קופולימר הגופרית הוסר ביעילות.

    בפרסום קודם, השתמשנו ספקטרוסקופיית פורה (FTIR) ו ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית הגרעינית פרוטון (1 H NMR) להראות שברגע קופולימר הגופרית יוסר כליל, חלקיקים אלה אין הליגנדים אורגניים קונבנציונליים. 5 מחקר אחד על ידי נאג et. al. הראה כי חלקיקים גופרי מתכת ניתן ligated ביעילות עם מיני גופרית anionic. 7 אנו מניחים כי החלקיקים עשו שימוש בשיטה זו יש מבנה דומה מיני גופרית על פני שטח ננו-החלקיקים. נתוני EDS המוצגים 3D האיור מראים עודף stoichiometric קלה של גופרית, אשר עולה בקנה אחד עם הנוכחות של מיני גופרית על nanoparמשטח ticle.

    דפוס XRD עבור סרטים דקים nanoparticle להטיל טיפה מוצג באיור 4 והוא עולה בקנה אחד עם הקמתה של wurtzite ואולי גם אבץ תקליטורים מובנה blende. השיא הממוקם 26.6 מעלות מקביל מרווח מטוס אטומי של 3.3, אשר עולה בקנה אחד עם (111) ריווח המטוס של CDS-blende אבץ או ריווח המטוס (002) של תקליטורי wurtzite ו מאשש את המרווח מישוריים לראות TEM תמונה של 3C איור.

    קופולימר הגופרית nanocomposite נותחו באמצעות ספקטרוסקופיית UV-Vis כפי שמוצג באיור 5. מאז ריכוזים של כל פיזור שווים, הנתונים מראים כי nanocomposite מפגין ספיגת משופרת באופן משמעותי בהשוואה קופולימר גופרית בלבד. נתוני photoluminescence שהוצגו בתערוכת איור 6 כי nanocomposite מפגין לשיא זה כחול-מוסט מן בתפזורתbandgap של תקליטורים (510 ננומטר, 2.4 eV), בעוד שיא קופולימר גופרית הוא קטן יחסית.

    החלקיקים הבודדים היו גם בדקו באמצעות UV-VIS-NIR ו PL ספקטרוסקופיה פעם קופולימר הגופרית הוסר. איור 7 מציג הוא UV-VIS-NIR ונתוני PL. באיור 6, יש החלקיקים לשיא PL הרחב שממוקד על bandgap עיקר תקליטורי ספקטרום קליטה רחב בהתאמה עם קצה קליטה קטן הוא בטווח של 450-550 ננומטר. לאחר פולימר גופרית מוסר, משטח ננו-החלקיקים לא הוא פסיבציה עוד ומכיל ליקויים במשטח בשל נוכחותם של אג"ח מתנדנד. זה מוביל לנוכחות של מדינות אנרגיה חדשות בתיווך משטח ובהמשך להרחיב ואדום-להעביר את PL ו ספקטרום ספיג בהשוואת הספקטרום מוצג איורים 5 ו -6 עבור חומר nanocomposite 18,20 -. 22 בנוסף,polydispersity של תוצאות חלקיקי אוכלוסייה של חלקיקים כי תערוכת אפקטים של כליאה הקוונטית, אשר מרחיב את הספקטרום. 23 לכן, בשיתוף עם העבודה הקודמת שלנו, נתונים אלה תומכים בטענה כי אין חלקיקים אלה פגם קונבנציונלי passivating הליגנדים אורגניים פעם קופולימר גופרית מוסר. 5 יתר על כן, נתונים אלה מראים כי קופולימר גופרית passivates פגמי השטח של חלקיקי התקליטורים לפני הסרתו.

    איור 1
    איור 1. סינתזה ומבנה קופולימר גופרית. גופרית יסודות מחוממת לייצר diradical גופרית נוזלית מובנה באופן ליניארי, אשר מגיב עם methylstyrene לייצר קופולימר הגופרית. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותרשל נתון זה.

    איור 2
    איור 2. צמיחת Nanoparticle ובידוד. חלקיקי תקליטורי nucleate ולגדול בתוך קופולימר הגופרית. לאחר התגובה הושלמה, קופולימר גופרית המוסר לייצר חלקיקי CDS-חינם ליגנד. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    איור 3
    איור 3. תמונות TEM של חלקיקי תקליטורים בודדים. א) 3-4 חלקיקי תקליטורים ננומטר מתחילים לצמוח בתוך קופולימר. ב) 7-10 ננומטר חלקיקי פעם התגובה מסתיימת. קופולימר S עדיין קיים בשלב זה. ג) תמונה מוגדלת של מודגשתהאזור ב. ד) תמונת TEM לאחר הסרת קופולימר S. הבלעה מראה נתוני EDS. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    איור 4
    איור 4. דפוס XRD לסרטי nanoparticle תקליטורים. דפוס XRD עולה בקנה אחד עם הקמתה של תקליטורי wurtzite או אבץ-blende. שיא מוליבדן בשל המצע. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    איור 5
    איור 5. ספיגת ספקטרוסקופיה עבור קופולימר ו nanocomposite גופרית. Nanocomposite מפגין significantly משופר שיא ספיג בהשוואת קופולימר הגופרית לבד. יש שני חומרים בריכוזים שווים בעוד פיזור. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    איור 6
    איור 6. Photoluminescence ספקטרוסקופיה עבור קופולימר ו nanocomposite גופרית. Nanocomposite מפגין לשיא זה כחול-מוסט מן bandgap בתפזורת של תקליטורים (510 ננומטר, 2.4 eV), בעוד מיצגים קופולימר גופרית קטנה יחסית photoluminescence. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

    איור 7
    figuמחדש 7. ספקטרוסקופיה ספיגה ו Photoluminescence של חלקיקי CDS-חינם ליגנד. נתוני PL להראות לשיא רחב המרוכז ב 510 ננומטר. נתוני UV-VIS-NIR להראות עקומת קליטה רחבה עם כתף קליטה חלשה בטווח של 450-550 ננומטר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Sulfur (S8), 99.5% Sigma Aldrich 84683
    α-methylstyrene, 99% Sigma Aldrich M80903
    Cadmium acetylacetonate (Cd(acac)), 99.9% Sigma Aldrich 517585 Highly Toxic
    Chloroform (CHCl3), 99.5% Sigma Aldrich C2432
    Hotplate / magnetic stirrer IKA RCT  3810001
    Temperature controller with probe and heating mantle Oakton Temp 9000 WD-89800
    Centrifuge Beckman Coulter Allegra X-22 392186
    Centrifuge Tubes Thermo Scientific 3114 Teflon for resistance to chlorinated solvents
    TEM with attached EDS detector FEI Tecnai G2 F-20 with EDAX detector
    TEM Sample Grid Ted Pella 1824 Ultrathin carbon film substrate with holey carbon support films on a 400 mesh copper grid
    XRD Bruker F-8 Focus Diffractometer
    Molybdenum coated soda lime glass substrates 750 nm thick sputtered molybdenum layer
    Quartz Fluorescence Cuvettes Sigma Aldrich Z803073 10 mm by 10 mm, 4 polished sides with screw top
    UV-Vis-NIR Perkin Elmer Lambda 1050 Spectrometer With 3D WB Detector Module
    PL Horiba FL3-21tau Fluorescence Spectrophotometer

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. Rosen, E. L., Buonsanti, R., Llordes, A., Sawvel, A. M., Milliron, D. J., Helms, B. A. Exceptionally Mild Reactive Stripping of Native Ligands from Nanocrystal Surfaces by Using Meerwein's Salt. Angew. Chemie Int. Ed. 51 (3), 684-689 (2012).
    2. Anderson, N. C., Hendricks, M. P., Choi, J. J., Owen, J. S. Ligand exchange and the stoichiometry of metal chalcogenide nanocrystals: spectroscopic observation of facile metal-carboxylate displacement and binding. J. Am. Chem. Soc. 135 (49), 18536-18548 (2013).
    3. Owen, J. S., Park, J., Trudeau, P. E., Alivisatos, A. P. Reaction chemistry and ligand exchange at cadmium-selenide nanocrystal surfaces. J. Am. Chem. Soc. 130 (37), 12279-12281 (2008).
    4. Lokteva, I., Radychev, N., Witt, F., Borchert, H., Parisi, J., Kolny-Olesiak, J. Surface Treatment of CdSe Nanoparticles for Application in Hybrid Solar Cells: The Effect of Multiple Ligand Exchange with Pyridine. J. Phys. Chem. C. 114 (29), 12784-12791 (2010).
    5. Martin, T. R., Mazzio, K. A., Hillhouse, H. W., Luscombe, C. K. Sulfur copolymer for the direct synthesis of ligand-free CdS nanoparticles. Chem. Commun. 51 (56), 11244-11247 (2015).
    6. Chung, W. J., et al. The use of elemental sulfur as an alternative feedstock for polymeric materials. Nat. Chem. 5 (6), 518-524 (2013).
    7. Nag, A., Kovalenko, M. V., Lee, J. -S., Liu, W., Spokoyny, B., Talapin, D. V. Metal-free Inorganic Ligands for Colloidal Nanocrystals S2-, HS-, Se2-, HSe-, Te2-, HTe-, TeS32-, OH-, and NH2- as Surface. J. Am. Chem. Soc. 133 (27), 10612-10620 (2011).
    8. Dong, A., et al. A generalized ligand-exchange strategy enabling sequential surface functionalization of colloidal nanocrystals. J. Am. Chem. Soc. 133 (4), 998-1006 (2011).
    9. Cossairt, B. M., Juhas, P., Billinge, S., Owen, J. S. Tuning the Surface Structure and Optical Properties of CdSe Clusters Using Coordination Chemistry. J. Phys. Chem. Lett. 2 (4), 3075-3080 (2011).
    10. Lee, E., Park, S. J., Cho, J. W., Gwak, J., Oh, M. -K., Min, B. K. Nearly carbon-free printable CIGS thin films for solar cell applications. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 95 (10), 2928-2932 (2011).
    11. Bucherl, C. N., Oleson, K. R., Hillhouse, H. W. Thin film solar cells from sintered nanocrystals. Curr. Opin. Chem. Eng. 2 (2), 168-177 (2013).
    12. Cai, Y., et al. Nanoparticle-induced grain growth of carbon-free solution-processed CuIn(S,Se)2 solar cell with 6% efficiency. ACS Appl. Mater. Inter. 5 (5), 1533-1537 (2013).
    13. Zhou, H., et al. CZTS nanocrystals: a promising approach for next generation thin film photovoltaics. Energy Environ. Sci. 6 (10), 2822-2838 (2013).
    14. Polizzotti, A., Repins, I. L., Noufi, R., Wei, S. -H., Mitzi, D. B. The state and future prospects of kesterite photovoltaics. Energy Environ. Sci. 6 (11), 3171-3182 (2013).
    15. Suehiro, S., et al. Solution-Processed Cu2ZnSnS4 Nanocrystal Solar Cells: Efficient Stripping of Surface Insulating Layers using Alkylating Agents. J. Phys. Chem. C. 118 (2), 804-810 (2013).
    16. Graeser, B. K., et al. Synthesis of (CuInS2)0.5(ZnS)0.5 Alloy Nanocrystals and Their Use for the Fabrication of Solar Cells via Selenization. Chem. Mater. 26 (14), 4060-4063 (2014).
    17. Yin, Y., Alivisatos, A. P. Colloidal nanocrystal synthesis and the organic-inorganic interface. Nature. 437 (7059), 664-670 (2005).
    18. Alivisatos, A. P. Semiconductor Clusters, Nanocrystals, and Quantum Dots. Science. 271 (5251), 933-937 (1996).
    19. Alivisatos, A. P. Perspectives on the Physical Chemistry of Semiconductor Nanocrystals. J. Phys. Chem. 100 (95), 13226-13239 (1996).
    20. Xiao, Q., Xiao, C. Surface-defect-states photoluminescence in CdS nanocrystals prepared by one-step aqueous synthesis method. Appl. Surf. Sci. 255 (16), 7111-7114 (2009).
    21. Zhang, J. Z. Interfacial Charge Carrier Dynamics of Colloidal Semiconductor Nanoparticles. J. Phys. Chem. B. 104 (31), 7239-7253 (2000).
    22. Joswig, J. -O., Springborg, M., Seifert, G. Structural and Electronic Properties of Cadmium Sulfide Clusters. J. Phys. Chem. B. 104 (12), 2617-2622 (2000).
    23. Unni, C., Philip, D., Gopchandran, K. G. Studies on optical absorption and photoluminescence of thioglycerol-stabilized CdS quantum dots. Spectrochim. Acta. A. Mol. Biomol. Spectrosc. 71 (4), 1402-1407 (2008).

    Tags

    כימיה גיליון 111 חלקיקים nanocrystals סינתזה גופרי קדמיום פולימר גופרית גופרית יסודות הליגנדים
    סינתזה של חלקיקים CDS-חינם ליגנד בתוך מטריקס קופולימר גופרית
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Martin, T. R., Mazzio, K. A.,… More

    Martin, T. R., Mazzio, K. A., Hillhouse, H. W., Luscombe, C. K. Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix. J. Vis. Exp. (111), e54047, doi:10.3791/54047 (2016).

    Less
    Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
    View Video

    Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

    Waiting X
    Simple Hit Counter