Sintesi di CdS nanoparticelle libera-ligando all&#39;interno di una matrice zolfo Copolimero

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

doi:10.3791/54047

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Articolo metodologico

Sintesi di CdS nanoparticelle libera-ligando all'interno di una matrice zolfo Copolimero

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DOI:

10.3791/54047

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1 maggio 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 questo articolo

Sommario

Qui presentiamo un metodo per sintetizzare nanoparticelle di solfuro di cadmio (CdS) prive di leganti basate su un copolimero di zolfo unico. Il copolimero di zolfo funziona come solvente ad alta temperatura e fonte di zolfo durante la sintesi delle nanoparticelle e stabilizza le nanoparticelle dopo la reazione.

Abstract

I ligandi alifatici sono tipicamente utilizzati durante la sintesi di nanoparticelle per aiutare a mediare la loro crescita oltre a funzionare come solventi ad alta temperatura. Questi ligandi coordinanti aiutano a solubilizzare e stabilizzare le nanoparticelle mentre sono in soluzione e possono influenzare le dimensioni e la reattività risultanti delle nanoparticelle durante la loro formazione. Nonostante l'ubiquità dell'uso dei ligandi durante la sintesi, la presenza di ligandi alifatici sulla superficie delle nanoparticelle può causare una serie di problemi durante l'uso finale delle nanoparticelle, richiedendo ulteriori procedure di stripping o scambio di ligandi. Abbiamo sviluppato un modo per sintetizzare nanoparticelle di solfuro di cadmio (CdS) utilizzando un copolimero di zolfo unico. Questo copolimero di zolfo è composto principalmente da zolfo elementare, che è un materiale economico e abbondante. Il copolimero di zolfo ha il vantaggio di funzionare sia come solvente ad alta temperatura che come fonte di zolfo, che può reagire con un precursore di cadmio durante la sintesi di nanoparticelle, con conseguente generazione di CdS privo di leganti. Durante la reazione, solo una parte del copolimero viene consumata per produrre CdS, mentre il resto rimane allo stato polimerico, producendo così un materiale nanocomposito. Una volta terminata la reazione, il copolimero stabilizza le nanoparticelle all'interno di una matrice polimerica solida. Il copolimero può quindi essere rimosso prima che le nanoparticelle vengano utilizzate, il che produce nanoparticelle che non hanno leganti organici coordinanti. Questa nascente tecnica di sintesi presenta un metodo per produrre nanoparticelle di solfuro metallico per un'ampia varietà di applicazioni in cui la presenza di leganti organici non è desiderata.

Introduzione

Anche se dimostrato utile per la sintesi, convenzionali leganti alifatici presentano una serie di sfide per la realizzazione di nanoparticelle in dispositivi fotonici e elettrochimici. Leganti alifatici sono altamente isolante, idrorepellente, e costituiscono un ostacolo significativo per reazioni superficiali elettrochimiche. ¹ Di conseguenza, diversi studi hanno messo a punto lo scambio ligando e ligando strippaggio protocolli che sostituiscono questi ligandi alifatici con porzioni funzionali o quel lembo via i ligandi per rivelare una nanoparticella nuda superficie ¹ ^-. ³ Queste reazioni, tuttavia, pongono diversi proble....