Artykuł metodologiczny

Fotochemiczny wzrost oksydacyjny nanocząstek tlenku irydu na CdSe@CdS nanoprętach

9.3K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/53675

⸱

11 lutego 2016

 ,  , 
1Schulich Faculty of Chemistry, The Russell Berrie Nanotechnology Institute, The Nancy and Stephen Grand Technion Energy Program, Technion – Israel Institute of Technology

W tym artykule

Podsumowanie

Przedstawiono protokół fotochemicznego wzrostu oksydacyjnego małych krystalicznych nanocząstek tlenku irydu na powierzchni CdSe@CdS zasianych nanocząstek pręcików.

Streszczenie

Demonstrujemy procedurę fotochemicznego wzrostu oksydacyjnego katalizatorów tlenku irydu na powierzchni zasiewanych fotokatalizatorów nanoprętowych selenku kadmu i siarczku kadmu (CdSe@CdS). Nasiona pałeczek są hodowane metodą koloidalnego wtrysku na gorąco, a następnie przenoszone do podłoża wodnego poprzez wymianę ligandów. CdSe@CdS nanoprętów miesza się i oświetla prekursor irydu i inne sole. Proces osadzania jest inicjowany przez absorpcję fotonów przez cząstkę półprzewodnika, co skutkuje powstawaniem nośników ładunku, które są wykorzystywane do promowania reakcji redoks. Aby zapewnić fotochemiczny wzrost oksydacyjny, użyliśmy zmiatacza elektronów. Fotogenerowane utleniają prekursor irydu, najwyraźniej w szlaku oksydacyjnym, w którym pośredniczy. Powoduje to wzrost wysokiej jakości krystalicznych cząstek tlenku irydu, w zakresie od 0,5 nm do około 3 nm, wzdłuż powierzchni pręta. Tlenek irydu hodowany na CdSe@CdS heterostrukturach badano różnymi metodami charakteryzacji w celu oceny jego cech i jakości. Badaliśmy sposoby kontroli wielkości cząstek, krystaliczności, miejsca osadzania na pręcie CdS i składu. Stwierdzono, że czas oświetlenia i długość fali wzbudzenia są kluczowymi parametrami dla takiej kontroli. Wpływ różnych warunków wzrostu i charakterystyka tych heterostruktur zostały opisane wraz ze szczegółowym opisem ich syntezy. Istotny jest fakt, że dodatek tlenku irydu zapewnił prętom zdumiewającą stabilność fotochemiczną przy długotrwałym oświetleniu w czystej wodzie (zmniejszając zapotrzebowanie na zmiatacze).

Wprowadzenie

Fotokataliza stanowi atrakcyjne i obiecujące rozwiązanie do generowania energii odnawialnej i innych zastosowań środowiskowych, takich jak uzdatnianie wody i oczyszczanie powietrza1-3. Ogólnie rzecz biorąc, rozszczepianie wody, napędzane energią słoneczną, może być źródłem czystego i odnawialnego paliwa wodorowego; Jednak pomimo dziesięcioleci badań, systemy, które są wystarczająco stabilne i wydajne do praktycznego użytku, nie zostały jeszcze zrealizowane.

Zarówno fotodepozycja, jak i fotokataliza za pośrednictwem półprzewodników opierają się na tym samym mechanizmie rozdzielania generowanych przez foto par elektron-i kierowania ich na powierzchnię, gdzie mogą zainicjować reakcje redoks. Podobieństwa między tymi dwoma procesami sprawiają, że fotodepozycja jest atrakcyjnym narzędziem syntetycznym w dziedzinie fotokatalizy4-6. Oczekuje się, że metoda ta przeniesie produkcję fotokatalizatorów na nowe i niezbadane granice. Może to potencjalnie zapewnić nieskazitelną kontrolę nad przestrzennym rozmieszczeniem różnych składników w heterostrukturach i zwiększyć zdolność do konstruowania zaawansowanych systemów nanocząstek. Ostatecznie metoda ta przybliży nas o krok do stworzenia wydajnego fotokatalizatora do bezpośredniej konwersji energii słonecznej na paliwo.

Zbadaliśmy wzrost IrO2 jako kokatalizatora, ponieważ wiadomo, że jest on efektywnym katalizatorem utleniania wody7-11. Jako substrat fotokatalizatora wykorzystano przestrajalną strukturę kropki kwantowej (CdSe) osadzoną w pręcie (siarczku kadmu)12,13. Obecnie nie wiadomo, czy szlak oksydacyjny zachodzi za pośrednictwem szlaku, czy też przez bezpośredni atak. W ten sposób nasza wiedza i kontrola nad fotogenerowanymi w heterostrukturze półprzewodnikowej może zostać wykorzystana do mechanistycznego badania reakcji utleniania. Jest to możliwe dzięki architekturze podłoża, która ułatwia lokalizację ograniczonych otworów16,17 i tworzenie wyraźnego miejsca reakcji utleniania na pręcie. Zastosowanie materiałów w nanoskali ze zlokalizowanym nośnikiem ładunku może być wykorzystane do mechanistycznych badań reakcji redoks poprzez proste badanie produktów. W ten sposób fotoosadzanie może być wykorzystywane jako unikalna sonda zarówno ścieżek reakcji redukcji, jak i utleniania. Jest to jeden z przykładów nowych i ekscytujących możliwości, jakie daje połączenie fotoosadzania i najnowocześniejszej syntezy koloidalnej18-20.

Dążenie do opracowania wydajnego fotokatalizatora do rozdzielania wody i konwersji energii odnawialnej stało się ważnym impulsem w społeczności materiałowej. Spowodowało to światowe zainteresowanie CdS, o którym wiadomo, że jest bardzo aktywny w produkcji wodoru, choć jest utrudniony przez niestabilność fotochemiczną. Nasza praca tutaj traktuje piętę achillesową materiału. Pręty CdSe@CdS ozdobione IrO2 wykazują niezwykłą stabilność fotochemiczną przy długotrwałym oświetleniu w czystej wodzie.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Synteza kropek kwantowych21

  1. Przygotowanie prekursora TOP:Se
    1. Połączyć 58 mg proszku Se z 0,360 g tri-n-oktylofosfiny (TOP) w fiolce z przegrodą.
    2. Sonikować mieszaninę TOP:Se, aż stanie się klarowna i nie zawiera ciał stałych.
  2. Synteza CdSe
    1. Połączyć 3,0 g tlenku trioktylofosfiny (TOPO), 280 mg kwasu n-oktadecylofosfonowego (ODPA) i 60 mg CdO z cylindrycznym mieszadłem o wymiarach 3 mm x 8 mm w kolbie okrągłodennej o pojemności 25 ml z 3 szyjkami, wyposażonej w termoparę (włożoną w niestandardowy adapter do szkła), kondensator zwrotny ze złączem T (środkowa szyjka) i gumowa przegroda. Zmontuj wszystkie połączenia szkło-szkło za pomocą smaru próżniowego o wysokiej temperaturze. Podłącz trójnik do przewodu Schlenk na jednym końcu, który można przełączać między czystym gazem obojętnym a próżnią, jednocześnie podłączając drugi koniec do bełkotki.
      Uwaga: CdO jest bardzo toksyczne i powinno być ważone i dodawane do kolby okrągłodennej w zamkniętym środowisku, takim jak komora rękawicowa.
    2. Umieścić kolbę okrągłodenną w płaszczu grzewczym i przepłukać gazem obojętnym.
    3. Podgrzać ciała stałe w kolbie okrągłodennej do temperatury 150 °C, upewniając się, że po stopieniu się związków zaczyna się energicznie mieszać (około 60-80 °C). Aby uniknąć przekroczenia temperatury docelowej, należy podgrzać do 100 °C, a następnie do 150 °C, gdy szybkość ogrzewania zwolni lub ustabilizuje się.
    4. Odgazowywać mieszaninę w próżni (w temperaturze 150 °C) przez co najmniej 1 godzinę, wciąż mieszając. Upewnij się, że złącze T nie jest otwarte na bełkotkę, w przeciwnym razie olej zostanie zassany do kolby i przewodu Schlenka. Podczas przechodzenia z gazu do próżni należy uważać, aby przejść powoli, aby uniknąć więcej niż toczenia się wrzenia.
    5. Ponownie napełnić kolbę gazem obojętnym (i kontynuować przepływ gazu nad próbką) i zwiększyć temperaturę do 350 °C. Roztwór powinien stać się klarowny w miarę nagrzewania się, a nadmiar ciał stałych na ściance kolby można zebrać przez ostrożne obracanie kolby.
    6. Wstrzyknąć 1,5 g TOP do kolby przez przegrodę. Poczekaj, aż temperatura roztworu ustabilizuje się, zanim przejdziesz dalej.
      Uwaga: Staraj się zminimalizować ilość wstrzykiwanego powietrza/wilgoci, trzymając TOP w fiolce z przegrodą w atmosferze obojętnej i wstrzykując go tak szybko, jak to możliwe.
    7. Wstrzyknąć całą mieszaninę TOP:Se (przygotowaną w sekcji 1.1) do kolby przez przegrodę, używając szerokiej igły w celu wstrzyknięcia TOP:Se tak szybko i równomiernie, jak to możliwe.
    8. Pozwól reakcji postępować przez żądany czas i usuń z płaszcza grzewczego.
      1. W przypadku bardzo małych nasion zdejmij z ognia tuż przed wstrzyknięciem. W przypadku większych nasion zdjąć kolbę z ognia natychmiast po wstrzyknięciu TOP:Se lub po odczekaniu do 3 minut. Dłuższe oczekiwanie skutkuje większymi nasionami.
    9. Pozostawić reakcję do ostygnięcia do temperatury około 100 °C i wstrzyknąć około 5 ml odgazowanego toluenu. Przenieść roztwór do fiolki w atmosferze obojętnej w celu oczyszczenia.
      Uwaga: Aby uprościć ten proces, 10 ml toluenu można umieścić w 20 ml fiolce z przegrodą pod stałym przepływem gazu obojętnego. Użyć około połowy tego toluenu do wstrzyknięcia do mieszaniny chłodzącej, a następnie przenieść schłodzoną mieszaninę z powrotem do tej fiolki.
    10. Czyszczenie nasion
      1. Umieścić roztwór w probówce wirówkowej o pojemności 50 ml.
      2. Dodać metanol (około 5 ml), aby wytrącić nasiona z mieszaniny toluenu.
      3. Wirować przy 3.400 x g przez 5 min.
      4. Zdekantować klarowany supernatant i ponownie rozpuścić osad w toluenie (5-10 ml).
      5. Powtórz kroki od 1.2.10.2 do 1.2.10.4 łącznie co najmniej trzy razy.
    11. Rozcieńczyć małą porcję nasion w toluenie w celu zmierzenia absorbancji światła ultrafioletowego (UV-Vis) w zakresie 350-800 nm. Użyj pików, aby określić stężenie i wielkość nasion CdSe, jak opisano w literaturze22.

2. Synteza prętów nasiennych 21

  1. Przygotowanie prekursora TOP:S
    1. Połączyć 1,2 g S z 15 g TOP w fiolce z mieszadłem.
    2. Mieszaj, aż będzie klarowny, bez ciał stałych (zwykle co najmniej 24 godziny).
    3. Odmierzyć 0,62 g tej mieszaniny do fiolki z przegrodą.
  2. Przygotowanie prekursora TOP:CdSe
    1. Odmierzyć odpowiednią objętość nasion CdSe z kroku 1 (w oparciu o pik UV-Vis) do fiolki z przegrodą.
      Uwaga: Dla obliczonego stężenia 5x10-5 z nasionami 2,25 nm (obie wartości obliczone na podstawie widma UV-Vis22), należy użyć 300 μl roztworu.
    2. Odparuj toluen za pomocą linii próżniowej, aż nasiona wyschną. Nie pozostawiaj w próżni na dłużej niż 5-10 minut po wyschnięciu, ponieważ może to pogorszyć jakość nasion.
    3. Ponownie rozpuść wszystkie suszone nasiona w 0,5 g TOP.
  3. Synteza CdSe@Cds
    1. Połączyć 60 mg kwasu propylofosfonowego (PPA), 3,35 g TOPO, 1,080 g ODPA i 230 mg CdO z cylindrycznym mieszadłem o wymiarach 3 mm x 8 mm w kolbie okrągłodennej o pojemności 25 ml z 3 szyjkami, wyposażonej w termoparę (włożoną w niestandardowy adapter do szkła), kondensator zwrotny ze złączem T (środkowa szyjka) i gumowa przegroda. Zmontuj wszystkie połączenia szkło-szkło za pomocą smaru próżniowego o wysokiej temperaturze. Podłącz trójnik do przewodu Schlenk na jednym końcu, który można przełączać między czystym gazem obojętnym a próżnią, jednocześnie podłączając drugi koniec do bełkotki.
      Uwaga: CdO jest bardzo toksyczne i powinno być ważone i dodawane do okrągłego dna w zamkniętym środowisku, takim jak komora rękawicowa. PPA jest regulowany w niektórych krajach i może być zastąpiony kwasem butylofosfonowym (BPA, 72 mg) lub kwasem heksylofosfonowym (HPA, 80 mg), chociaż BPA i HPA zwykle skutkują krótszymi prętami.
    2. Umieścić kolbę okrągłodenną w płaszczu grzewczym i przepłukać gazem obojętnym.
    3. Podgrzać ciała stałe w kolbie okrągłodennej do temperatury 120 °C, upewniając się, że po stopieniu się związków zaczyna się energicznie mieszać (około 60-80 °C). Aby uniknąć przekroczenia temperatury docelowej, należy podgrzać do 90 °C, a następnie do 120 °C, gdy szybkość ogrzewania spadnie lub ustabilizuje się.
    4. Odgazowywać mieszaninę w próżni (w temperaturze 120 °C) przez co najmniej 1/2 godziny, nadal mieszając.
      1. Upewnij się, że złącze T nie jest otwarte na bełkotkę, w przeciwnym razie olej zostanie zassany do kolby i przewodu Schlenka. Podczas przechodzenia z gazu do próżni należy uważać, aby przejść powoli, aby uniknąć więcej niż toczenia się wrzenia. Użyj zimnej wymrażarki z ciekłym azotem (LN2), aby uzyskać lepszą próżnię.
    5. Ponownie napełnić kolbę gazem obojętnym (i kontynuować przepływ gazu nad próbką) i zwiększyć temperaturę do 320 °C. Roztwór powinien stać się klarowny w miarę nagrzewania się, a nadmiar ciał stałych na ściance kolby można zebrać przez ostrożne obracanie kolby.
    6. Schłodzić z powrotem do temperatury 120 °C i odgazować w próżni, jak w kroku 1.2.4.
    7. Ponownie napełnić i podgrzać kolbę jak w kroku 1.2.5.
    8. Wstrzyknąć 1,5 g TOP do kolby przez przegrodę. Przed kontynuowaniem poczekaj, aż temperatura roztworu ustabilizuje się na poziomie 340 °C.
      Uwaga: Staraj się zminimalizować ilość wstrzykiwanego powietrza/wilgoci, trzymając TOP w fiolce z przegrodą w atmosferze obojętnej i wstrzykując go tak szybko, jak to możliwe.
    9. Wstrzyknąć mieszaninę TOP:S do kolby przez przegrodę, używając szerokiej igły, aby wstrzyknąć TOP:S tak szybko i równomiernie, jak to możliwe. Uruchom minutnik.
    10. Dokładnie 20 sekund po wstrzyknięciu TOP:S, wstrzyknąć mieszaninę TOP:CdSe do kolby przez przegrodę, używając szerokiej igły, aby wstrzyknąć TOP:CdSe tak szybko i równomiernie, jak to możliwe.
      Uwaga: Do tego momentu temperatura powinna spaść poniżej 330 °C ze względu na dodanie rozwiązań RT TOP.
    11. Ustawić temperaturę na 320 °C i pozostawić reakcję do zaawansowania przez żądany czas (8-15 min), a następnie zdjąć z płaszcza grzewczego.
    12. Pozostawić reakcję z dala od płaszcza grzewczego i wstrzyknąć około 5 ml odgazowanego toluenu, gdy temperatura osiągnie około 100 °C. Przenieść roztwór do fiolki w atmosferze obojętnej w celu oczyszczenia.
      Uwaga: Aby uprościć ten proces, 10 ml toluenu można umieścić w 20 ml fiolce z przegrodą pod stałym przepływem gazu obojętnego. Użyć około połowy tego toluenu do wstrzyknięcia do mieszaniny chłodzącej, a następnie przenieść schłodzoną mieszaninę z powrotem do tej fiolki.
    13. Czyszczenie prętów
      1. Umieścić roztwór w probówce wirówkowej o pojemności 50 ml.
      2. Dodać metanol (około 5 ml), aby wytrącić nasiona z mieszaniny toluenu.
      3. Wirować przy 3.400 x g przez 5 min.
      4. Zdekantować klarowany supernatant i ponownie rozpuścić osad w około 10 ml heksanu.
      5. Do roztworu dodać po 1-2 ml n-oktyloaminy i kwasu nonanowego. Rozwiązanie powinno być przejrzyste.
      6. Dodać 5 ml metanolu i wirować przez 5 minut przy 3 400 x g.
      7. Powtórz kroki od 2.3.13.4 do 2.3.13.6 co najmniej dwa razy.
      8. Ponownie rozpuścić osad w 10 ml toluenu. Jeśli osad nie rozpuszcza się łatwo, prawdopodobnie potrzebne są dalsze kroki czyszczenia, w takim przypadku powtórz kroki od 2.3.13.4 do 2.3.13.6.
      9. Dodawać około 7 ml IPA, po 1 ml na raz, aż roztwór stanie się lekko mętny, nawet po zmieszaniu.
      10. Wirować przez 30 minut przy 2 200 x g, aby oddzielić dłuższe pręty od wszystkiego innego.
      11. Ponownie rozpuścić osad w 10-15 ml toluenu.
    14. Rozcieńczyć niewielką porcję nasion w toluenie w celu zmierzenia absorbancji UV-Vis i/lub fotoluminescencji (PL) pręcików.
      Uwaga: Każda podwielokrotna objętość jest dopuszczalna, o ile znany jest współczynnik rozcieńczenia, jednak typowy współczynnik rozcieńczenia wynosi 20. W przypadku PL absorpcja powinna być równa lub niższa niż 0,1 przy wybranej długości fali wzbudzenia (zwykle używa się 450 nm).

3. Przenoszenie prętów z nasionami do roztworu wodnego

  1. Przygotowanie roztworu metanolu
    1. Wlać około 10 ml metanolu do probówki wirówkowej.
    2. Dodać około 250 mg kwasu merkaptoundekanowego (MUA) i 400 mg wodorotlenku tetrametyloamonu (TMAH).
    3. Wirować lub odstawić, aż wszystkie ciała stałe całkowicie się rozpuszczą.
  2. Wymiana ligandów
    1. Dodaj metanol (5-10 ml lub tyle, aby wytrącić pręciki) do 1/4 do 1/2 pałeczek zsyntetyzowanych z etapu 2 w probówce wirówkowej.
      Uwaga: Objętość użytych prętów będzie zależała od ilości toluenu użytego do rozpuszczenia prętów do przechowywania. Jeśli stosuje się 10-15 ml, jak sugerowano w kroku 2.3.13.11, odpowiednie powinno być 3-6 ml roztworu pałeczkowego.
    2. Wirować przy 3.400 x g przez 5 min.
    3. Zdekantować klarowny supernatant.
    4. Dodać cały roztwór metanolu z ppkt 3.1 do osadu.
    5. Wiruj lub potrząśnij ręcznie, aby całkowicie się rozpuścić. Pozostaw roztwór na co najmniej 1 godzinę, aby umożliwić maksymalną wymianę ligandów.
      Uwaga: Roztwór należy pozostawić na co najmniej 1 godzinę, nawet jeśli wydaje się, że rozpuścił się natychmiast i całkowicie
    6. Rozdzielić roztwór na dwie połówki w dwóch probówkach wirówkowych.
      Uwaga: Zachowaj probówkę wirówkową użytą w kroku 3.1 i przenieś do niej połowę roztworu.
    7. Dodaj 20 ml toluenu do każdej połówki. Jeśli istnieje separacja faz między alkoholem a toluenem, dodawaj metanol kroplami, aż fazy ponownie się połączą.
    8. Wirować przy 7 700 x g przez 15 min.
    9. Bardzo ostrożnie zdekantować klarowny supernatant z osadu.
    10. Ostrożnie odwrócić probówkę wirówkową w celu wysuszenia próbki.
    11. Dodać 5 ml ultraczystej wody do granulki i przechowywać w fiolce dobrze owiniętej folią aluminiową (lub innym nieprzezroczystym pokryciem).
      Uwaga: Po przeniesieniu z toluenu do wody pręty nie są fotostabilne, dlatego są zakryte. Nawet jeśli są trzymane w ciemności, pręty powinny być używane tak szybko, jak to możliwe i nie zaleca się przechowywania prętów w wodzie dłużej niż jeden miesiąc.

4. Wzrost cząstek nanokrystalicznych irydu

  1. wodorotlenek sodu
    1. W plastikowej fiolce odważyć 1 450 mg NaOH. Rozpuścić NaOH w 20 ml ultraczystej wody. Roztwór powinien być klarowny, bez ciał stałych.
  2. Nadsiarczan sodu
    1. W plastikowej fiolce odważyć 950 mg NaS2O8. Rozpuścić NaS2O8 w 20 ml ultraczystej wody. Roztwór powinien być klarowny, bez ciał stałych.
  3. azotan sodu
    1. W plastikowej fiolce odważyć 300 mg NaNO3. Rozpuść NaNO3 w 18 ml ultraczystej wody. Roztwór powinien być klarowny, bez ciał stałych.
  4. Roztwór prekursora irydu
    1. W plastikowej fiolce odważyć 50 mg Na3IrCl6. Rozpuścić Na3IrCl6 w 5,0 ml ultraczystej wody. Roztwór powinien być przezroczysty brązowy (jak szkocka) bez ciał stałych.
  5. Przygotowanie próbki
    1. Umieść mieszadło spektroskopowe w standardowej kuwecie polistyrenowej.
      Uwaga: Ponieważ roztwór jest bardzo podstawowy, nie należy używać kuwet kwarcowych i innych szklanych.
    2. Dodać 0,20 ml roztworu prekursora irydu z kroku 4.4.1.
    3. Dodać 0,50 ml roztworu azotanu z kroku 4.3.1.
    4. Dodać 0,30 ml wysiewanych pałeczek do wody z sekcji 3 (śladowy ilość toluenu z wymiany ligandów może powodować zmętnienie ścianki kuwety).
    5. Dodać 0,50 ml roztworu nadsiarczanu z kroku 4.2.1.
    6. Dodać 0,50 ml roztworu wodorotlenku sodu z kroku 4.1.1.
  6. Oświetlenie próbki
    1. Umieść kuwetę w uchwycie z możliwością mieszania.
    2. Świeci światłem o długości fali 450 nm o mocy 100 mW przez maksymalnie 4 godziny. Roztwór powinien zmienić kolor na zielony, a później na niebieski.
  7. Pobieranie próbki
    1. Wlej roztwór (ale nie mieszadło) do probówki wirówkowej.
    2. Wirować przy 7 700 x g przez 10 min.
    3. Ostrożnie zdekantować supernatant z osadu, który powinien być zielony lub niebieski w zależności od wybranego czasu reakcji.
      Uwaga: Osad może być teraz zbierany lub zdyspergowany w rozpuszczalniku polarnym poprzez sonikację do wykorzystania w innych eksperymentach.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Wykonano mikrografie z transmisyjnej elektronowej mikroskopii elektronowej (TEM), aby zobrazować rozkład tlenku irydu na zaszczepionych prętach (Rysunek 1). Próbki do TEM przygotowano poprzez naniesienie pipetą kropli zawiesiny cząstek na siatkę TEM. Do scharakteryzowania zaobserwowanego wzrostu jako mieszaniny krystalicznego IrO2 i Ir2O3 wykorzystano dyfrakcję rentgenowską (XRD, Rysunek 2) oraz rentgenowską spektroskopię ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Synteza nasion CdSe i CdSe@CdS pręcików nasiennych została dobrze przebadana21,24,25. Niewielkie modyfikacje ilości, temperatur i czasów dla etapów syntezy tych cząstek substratu mogą być wykorzystane do dostrojenia ich długości, średnicy i/lub morfologii. Opisany tutaj protokół syntetyczny daje wysoce fotoluminescencyjne pręty nasienne o jednakowych wymiarach.

Procedura wymiany ligandów pozwala na stosowanie prętów z nasionami w środowiskach polarnych, w tym przypadku w wodzie. Na ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

To badanie było wspierane przez Program I-CORE Komitetu Planowania i Budżetu oraz Izraelską Fundację Naukową (Grant nr 152/11). Dziękujemy Wydziałowi Chemii Uniwersytetu Schulicha oraz Technion - Izraelskiemu Instytutowi Technologii za odnowione laboratorium i pakiet startowy. Dziękujemy również Królewskiemu Towarzystwu Chemicznemu (Royal Society of Chemistry) za zgodę na adaptację materiałów z http://dx.doi.org/10.1039/C4TA06164K do wykorzystania w tym manuskrypcie. Dr Kalisman dziękuje stypendystom podoktoranckim Schulich za ich wsparcie. Dziękujemy dr Yaronowi Kauffmannowi za pomoc w zakresie HR-TEM i HAADF, a także dr Kamirze Weinfeld za pomoc w charakteryzacji XPS.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Siarka (S)Sigma84683
Selen (Se)Sigma229865
Tlenek kadmu (CdO)Sigma202894Wysoce toksyczny
kwas n-oktadecylofosfonowy (ODPA)Kwas 715166
propylofosfonowy Sigma (PPA)Sigma305685Ściśle regulowany w niektórych krajach i regionach
Kwas butylofosfonowy (BPA)Sigma737933Alternatywa dla PPA
Kwas heksylofosfonowy (HPA)Sigma750034Alternatywa dla PPA
Tlenek trioktylofosfonu (TOPO)Sigma346187
Tri-n-oktylofosfina, 97% (TOP)Sigma718165
Spektrochemiczny Stirbarwrażliwy na powietrze Sigma Z363545
Wodorotlenek soduSigmaS5881
MetanolSigma322415
ToluenSigma 244511
HeksanSigma296090
OktyloaminaSigma74988
Kwas nonanowySigmaN5502
IzopropanolSigma278475
Kwas merkaptoundekanowy (MUA)Sigma674427
Wodorotlenek tetrametyloamonu (TMAH)SigmaT7505
Smar Apiezon H (smar wysokotemperaturowy)SigmaZ273562
Nadsiarczan soduSigma216232
Azotan soduSigma229938
Heksachloroirydat(III) sodu hydrateSigma288160
Zamontowana dioda LED 455 nmThorlabsM455L3
Uchwyt na kuwetęThorlabsCVH100
25 ml 3-szyjkowa kolba okrągłodennaChemglassCG-1524-A-02
Liebig CondensorChemglassCG-1218-A-20
Adapter przegubu TChemglassAF-0509-10

Bibliografia

  1. Maeda, K., et al. Photocatalyst releasing hydrogen from water. Nature. 440 (7082), 295-295 (2006).
  2. Jacobson, M. Z., Colella, W. G., Golden, D. M. Cleaning the Air and Improving Health with Hydrogen Fuel-Cell Vehicles. Science. 308 (5730), 1901-1905 (2005).
  3. Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., Bahnemann, D. W. Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis. Chem. Rev. 95 (1), 69-96 (1995).
  4. Dukovic, G., Merkle, M. G., Nelson, J. H., Hughes, S. M., Alivisatos, A. P. Photodeposition of Pt on Colloidal CdS and CdSe/CdS Semiconductor Nanostructures. Adv. Mater. 20 (22), 4306-4311 (2008).
  5. Menagen, G., Macdonald, J. E., Shemesh, Y., Popov, I., Banin, U. Au Growth on Semiconductor Nanorods: Photoinduced versus Thermal Growth Mechanisms. J. Am. Chem. Soc. 131 (47), 17406-17411 (2009).
  6. Alemseghed, M. G., Ruberu, T. P. A., Vela, J. Controlled Fabrication of Colloidal Semiconductor-Metal Hybrid Heterostructures: Site Selective Metal Photo Deposition. Chem. Mater. 23 (15), 3571-3579 (2011).
  7. Frame, F. A., et al. Photocatalytic Water Oxidation with Nonsensitized IrO2 Nanocrystals under Visible and UV Light. J. Am. Chem. Soc. 133 (19), 7264-7267 (2011).
  8. Iwase, A., Kato, H., Kudo, A. A Novel Photodeposition Method in the Presence of Nitrate Ions for Loading of an Iridium Oxide Cocatalyst for Water Splitting. Chemistry Letters. 34 (7), 946-947 (2005).
  9. Kalisman, P., Kauffmann, Y., Amirav, L. Photochemical oxidation on nanorod photocatalysts. J. Mater. Chem. 3 (7), 3261-3265 (2015).
  10. Ryu, W. H., et al. Crystalline IrO2-decorated TiO2 nanofiber scaffolds for robust and sustainable solar water oxidation. J. Mater. Chem. A. 2 (16), 5610-5615 (2014).
  11. Nakagawa, T., Bjorge, N. S., Murray, R. W. Electrogenerated IrOx Nanoparticles as Dissolved Redox Catalysts for Water Oxidation. J. Am. Chem. Soc. 131 (43), 15578-15579 (2009).
  12. Talapin, D. V., et al. Seeded Growth of Highly Luminescent CdSe/CdS Nanoheterostructures with Rod and Tetrapod Morphologies. Nano Lett. 7 (10), 2951-2959 (2007).
  13. Carbone, L., et al. Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach. Nano Lett. 7 (10), 2942-2950 (2007).
  14. Amirav, L., Alivisatos, A. P. Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures. J. Phys. Chem. Lett. 1 (7), 1051-1054 (2010).
  15. Nakibli, Y., Kalisman, P., Amirav, L. Less Is More: The Case of Metal Cocatalysts. J. Phys. Chem. Lett. 6, 2265-2268 (2015).
  16. Lupo, M. G., et al. Ultrafast Electron-Hole Dynamics in Core/Shell CdSe/CdS Dot/Rod Nanocrystals. Nano Lett. 8 (12), 4582-4587 (2008).
  17. Raino, G., et al. Probing the Wave Function Delocalization in CdSe/CdS Dot-in-Rod Nanocrystals by Time- and Temperature-Resolved Spectroscopy. ACS Nano. 5 (5), 4031-4036 (2011).
  18. Talapin, D. V., Lee, J. S., Kovalenko, M. V., Shevchenko, E. V. Prospects of Colloidal Nanocrystals for Electronic and Optoelectronic Applications. Chem. Rev. 110 (1), 389-458 (2010).
  19. Kraus, R. M., et al. Room-Temperature Exciton Storage in Elongated Semiconductor Nanocrystals. Phys. Rev. Lett. 98 (1), 017401(2007).
  20. She, C., Demortière, A., Shevchenko, E. V., Pelton, M. Using Shape to Control Photoluminescence from CdSe/CdS Core/Shell Nanorods. J. Phys. Chem. Lett. 2 (12), 1469-1475 (2011).
  21. Manthiram, K., Beberwyck, B. J., Talapin, D. V., Alivisatos, A. P. Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals. J. Vis. Exp. (82), (2013).
  22. Yu, W. W., Qu, L., Guo, W., Peng, X. Experimental Determination of the Extinction Coefficient of CdTe, CdSe, and CdS Nanocrystals. Chem. Mater. 15 (14), 2854-2860 (2003).
  23. Miao, M. S., Seshadri, R. Rh2O3 versus IrO2: relativistic effects and the stability of Ir4. J. Phys. Condens. Matter. 24 (21), 215503(2012).
  24. Amirav, L., Alivisatos, A. P. Luminescence Studies of Individual Quantum Dot Photocatalysts. J. Am. Chem. Soc. 135 (35), 13049-13053 (2013).
  25. Vaneski, A., Schneider, J., Susha, A. S., Rogach, A. L. Aqueous synthesis of CdS and CdSe/CdS tetrapods for photocatalytic hydrogen generation. APL Materials. 2 (1), 012104(2014).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

p przewodnikowe fotokatalizatorywymiana ligand wtransmisyjna mikroskopia elektronowakontrola czasu na wietlaniakontrola d ugo ci fali wzbudzeniakontrola wielko ci cz stekosadzanie krystaliczne

Powiązane artykuły