Przedstawiono protokół anizotropowego fotoosadzania Pd na wodno zawieszonych nanoprętach Au poprzez miejscowe powierzchniowe wzbudzenie plazmonów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Fotoosadzanie Pd na koloidalnych nanoprętach Au przez powierzchniowe wzbudzenie plazmonów
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Opisano protokół fotokatalitycznie kierujący depozycją Pd na nanoprętach Au (AuNR) za pomocą powierzchniowego rezonansu plazmonowego (SPR). Wzbudzone plazmoniczne gorące elektrony po napromieniowaniu SPR napędzają redukcyjne osadzanie Pd na koloidalnym AuNR w obecności [PdCl4]2-. Napędzana plazmonami redukcja metali wtórnych nasila kowalencyjne osadzanie się poniżej długości fali w docelowych lokalizacjach zbiegających się z "gorącymi punktami" pola elektrycznego podłoża plazmonicznego za pomocą pola zewnętrznego (np. lasera). Opisany tutaj proces szczegółowo opisuje osadzanie w fazie roztworu katalitycznie aktywnego metalu szlachetnego (Pd) z soli halogenku metalu przejściowego (H2PdCl4) na zawieszone w wodzie, anizotropowe struktury plazmoniczne (AuNR). Proces fazy roztworu jest podatny na tworzenie innych architektur bimetalicznych. Transmisyjne monitorowanie UV-vis reakcji fotochemicznej, w połączeniu z XPS ex situ i statystyczną analizą TEM, zapewnia natychmiastową eksperymentalną informację zwrotną w celu oceny właściwości struktur bimetalicznych w miarę ich ewolucji podczas reakcji fotokatalitycznej. Rezonansowe napromienianie plazmonem AuNR w obecności [PdCl4]2- tworzy cienką, kowalencyjnie związaną powłokę Pd0 bez znaczącego wpływu tłumiącego na jej plazmoniczne zachowanie w tym reprezentatywnym eksperymencie/partii. Ogólnie rzecz biorąc, fotoosadzanie plazmoniczne stanowi alternatywną drogę do masowej, ekonomicznej syntezy materiałów optoelektronicznych o cechach sub-5 nm (np. fotokatalizatorów heterometalicznych lub połączeń optoelektronicznych).
Wprowadzenie
Prowadzenie osadzania metalu na podłożach plazmonicznych za pomocą plazmonicznych gorących nośników generowanych z rezonansowego pola zewnętrznego mogłoby wspierać dwuetapowe tworzenie heterometalicznych, anizotropowych nanostruktur w warunkach otoczenia o nowych stopniach swobody1,2,3. Konwencjonalne metody chemiczne redoks, osadzanie z fazy gazowej i/lub elektroosadzanie nie nadają się do przetwarzania na dużą skalę. Wynika to przede wszystkim z nadmiaru/marnotrawstwa odczynników, procesów litografii w 5+ krokach o niskiej przepustowości oraz środowisk energochłonnych (temp....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Przydział nanoprętów Au
UWAGA: AuNR pokryty bromkiem cetyltrimetyloamoniowym (CTAB) może być syntetyzowany metodą mokrej chemii (krok 1.1) lub kupowany komercyjnie (krok 1.2) zgodnie z preferencjami czytelnika, przy czym każdy z nich daje podobne wyniki. Wyniki tej pracy oparto na komercyjnie pozyskanym AuNR o strukturze krystalicznej bliźniaczej penta. Wpływ struktury krystalicznej zarodka AuNR (tj. monokrystalicznej vs. bliźniaczej penta) na ostateczną morfologię wtórnej powłoki metalowej pozostaje niejasny w zakresie fotoosadzania plazmonicznego, ale był przedmiotem żywego zainteresowania zarówno w syntezach wet-14
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Spektra transmisyjne UV-vis, dane rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów (XPS) oraz obrazy transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) uzyskano dla pokrytych CTAB nanoprętów złota (AuNR) w obecności/braku H2PdCl4 w ciemności oraz podczas rezonansowego napromieniowania na długości fali plazmonowego rezonansu podłużnego (LSPR), w celu katalizowania nukleacji/roszczu Pd. Spektra transmisyjne UV-vis na Rysunku 1 i Rysunku 2 dostarczają in.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Monitorowanie zmian absorbancji optycznej za pomocą transmisyjnej spektroskopii UV-vis jest przydatne do oceny stanu reakcji fotokatalitycznej, ze szczególnym uwzględnieniem cech LMCTH2PdCl4. Maksima długości fal cech LMCT po wstrzyknięciu H2PdCl4 w kroku 2.3.1 (przejście od stałego czarnego do stałego niebieskiego na rysunku 1) dostarczają wglądu w lokalne "środowisko" cząsteczek [PdCl4]2-1 (np. koordynacja elektrostatyczna z.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Ta praca była sponsorowana przez Laboratorium Badawcze Armii i została wykonana na mocy umowy o współpracy USARL numer W911NF‐17‐2‐0057 przyznanej G.T.F. Poglądy i wnioski zawarte w tym dokumencie są poglądami autorów i nie powinny być interpretowane jako reprezentujące oficjalną politykę, wyrażoną lub dorozumianą, Wojskowego Laboratorium Badawczego lub rządu Stanów Zjednoczonych. Rząd Stanów Zjednoczonych jest upoważniony do powielania i rozpowszechniania przedruków do celów rządowych, niezależnie od wszelkich informacji o prawach autorskich zawartych w niniejszym dokumencie.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Asferyczna soczewka kondensatora z dyfuzorem | Thorlabs | ACL5040U-DG15 | f=40 mm, NA=0,60, ziarnistość 1500, niepowlekana |
| deuter + wolfram halogen Źródło światła | StellarNet | SL5 | |
| Złote nanopręty, AuNR | NanoPartz | A12-40-808-CTAB | Środek powierzchniowo czynny CTAB, 808 nm LSPR, średnica 40 nm |
| Dyfuzor ze szkła szlifowanego | Thorlabs | DG20-1500 | o ziarnistości 1500, N-BK7 |
| Kwas solny, HCl | J.T. Baker | 9539-03 | skoncentrowany, 37% |
| Niskoprofilowe mieszadło magnetyczne | VWR | 10153-690 | |
| Makro Jednorazowe kuwety, UV Plastik | FireFlySci | 1PUV | 10 mm długość ścieżki |
| Metanol, MeOH | J.T. Baker | 9073-05 | ≥ 99,9% |
| Chlorek palladu (II), PdCl2 | Sigma Aldrich | 520659 | ≥ 99.9% |
| Soczewka płasko-wypukła | LA1145 | f=75 mm, N-BK7, niepowlekana | |
| lampa kwarcowo-wolframowo-halogenowa | Thorlabs | QTH10 | |
| Avantes | ULS2048L-USB2-UA-RS | AvaSpec-ULS2048L |
Bibliografia
- Forcherio, G. T. Targeted deposition of platinum onto gold nanorods by plasmonic hot electrons. Journal of Physical Chemistry C. 122 (50), 28901-28909 (2018).
- Langille, M. R., Personick, M. L., Mirkin, C. A. Plasmon-Mediated Syntheses of Met....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
