Name: Otrzymywanie nanocząstek stopu srebra i palladu do katalizy plazmonicznej w świetle widzialnym (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-08-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 16 s
Description: Poznaj metodę syntezy nanocząstek stopu Ag-Pd na podłożu ZrO₂ do katalizy plazmonicznej w świetle widzialnym. Technika ta umożliwia przyspieszenie przemian chemicznych, takich jak redukcja nitrobenzenu.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Uniwersytet w Helsinkach oraz Fundację Jane i Aatos Erkko. S.H. dziękuje funduszom Erasmus+ EU za stypendium.

1. Synteza NPs Ag-Pd/ZrO2 
UWAGA: W tej procedurze mol% Pd w Ag-Pd wynosił 1%, a zawartość Ag-Pd na ZrO2 wynosiła 3% wag.
<ol>
	<li>Umieścić 1 g proszku ZrO2 w zlewce o pojemności 250 mL.</li>
	<li>Do zlewki, przy intensywnym mieszaniu magnetycznym (500 rpm) w temperaturze pokojowej, dodać 50 mL roztworu AgNO3 (aq) (0,0059 mol/L) oraz 9,71 mL roztworu K2PdCl4 (aq) (0,00031 mol/L).</li>
	<li>Dodać 10 mL wodnego roztworu lizyny (0,53 M).</li>
	<li>Mieszaninę mieszać intensywnie (500 rpm) przez 20 min.</li>
	<li>Po 20 min, za pomocą pipety, dodać do zawiesiny 10 mL świeżo przygotowanego roztworu NaBH4 (aq) (0,035 M) kroplami, z prędkością 1 mL/min. Przez cały czas trwania procesu utrzymywać mieszanie zawiesiny (500 rpm).</li>
	<li>Mieszaninę mieszać przez 30 min w temperaturze pokojowej.</li>
</ol>
2. Oddzielenie i oczyszczanie katalizatora
<ol>
	<li>Przenieś zawiesinę do probówek do wirowania i oddziel ciała stałe od mieszaniny poprzez wirowanie przy 3,260 x g przez 10 min.</li>
	<li>Ostrożnie usuń fazę ciekłą za pomocą pipety i dodaj do probówek 15 mL wody dejonizowanej.
	<ol>
		<li>Wstrząsaj intensywnie do uzyskania dyspersji ciała stałego. Jeśli nie uda się uzyskać dobrej dyspersji, umieść probówki w kąpieli ultradźwiękowej na 5 min.</li>
		<li>Odwiruj dyspersję przy 3,260 x g przez 10 min.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Powtórz etapy płukania (2.2. do 2.2.2.) jeszcze dwa razy, używając wody dejonizowanej, a następnie raz, stosując etanol zamiast wody.</li>
	<li>Usuń etanol i wysusz ciało stałe w suszarce w temperaturze 60 °C przez 12 h.</li>
	<li>Przeprowadź charakterystykę przygotowanych NP Ag-Pd/ZrO2 za pomocą różnych technik mikroskopowych, elementarnych i spektroskopowych.</li>
</ol>
3. Synteza Ag/ZrO2 NPs 
UWAGA: W tej procedurze zawartość Ag na ZrO2 wynosiła 3% wag.
<ol>
	<li>Wlać 1 g proszku ZrO2 do zlewki o pojemności 250 mL.</li>
	<li>Do zlewki dodać 50 mL roztworu AgNO3 (aq) (0,0059 mol/L), intensywnie mieszając magnetycznie (500 rpm) w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Dodać 10 mL wodnego roztworu lizyny (0,53 M).</li>
	<li>Mieszaninę mieszać intensywnie (500 rpm) przez 20 min.</li>
	<li>Po 20 min za pomocą pipety dodać do zawiesiny 10 mL świeżo przygotowanego roztworu NaBH4 (aq) (0,035 M), dodając go kroplami w tempie 1 mL/min. Przez cały proces utrzymywać mieszanie zawiesiny (500 rpm).</li>
	<li>Mieszaninę mieszać przez 30 min w temperaturze pokojowej.</li>
</ol>
4. Oddzielenie i oczyszczanie katalizatora
<ol>
	<li>Przenieś zawiesinę do probówek wirówki i oddziel ciało stałe od mieszaniny poprzez wirowanie przy 3,260 x g przez 10 min.</li>
	<li>Ostrożnie usuń fazę ciekłą za pomocą pipety i dodaj do probówek 15 mL wody dejonizowanej.
	<ol>
		<li>Wstrząsaj energicznie aż do uzyskania dyspersji ciała stałego. Jeśli nie uda się osiągnąć dobrej dyspersji, umieść probówki w kąpieli ultradźwiękowej na 5 min.</li>
		<li>Wirować dyspersję przy 3,260 x g przez 10 min.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Powtórz etapy płukania (4.2. do 4.2.2.) jeszcze dwa razy, używając wody dejonizowanej, a następnie raz, stosując etanol zamiast wody.</li>
	<li>Usuń etanol i wysusz ciało stałe w suszarce w temperaturze 60 °C przez 12 h.</li>
	<li>Przygotowane NP Ag/ZrO2 można następnie scharakteryzować za pomocą różnych technik mikroskopowych, elementarnych i spektroskopowych.</li>
</ol>
5. Badanie wydajności katalizy plazmonicznej w redukcji nitrobenzenu pod wpływem wzbudzenia LSPR (naświetlania)
<ol>
	<li>Do kolby okrągłodennej o pojemności 25 mL należy wprowadzić 30 mg katalizatora oraz magnetyczny mieszadło.</li>
	<li>Do reaktora należy dodać 5 mL roztworu nitrobenzenu (0.03 mol/L) w alkoholu izopropylowym (IPA).</li>
	<li>Następnie należy dodać 11,22 mg proszku KOH (0.0002 mol).</li>
	<li>Reaktor należy przepłukać, przedmuchując zawiesinę strumieniem argonu przez 1 min. Bezpośrednio po przepłukaniu należy zamknąć kolbę.</li>
	<li>Reaktor należy umieścić w łaźni olejowej podgrzanej do 70 °C na mieszadle magnetycznym z kontrolą temperatury (500 rpm).</li>
	<li>Próbkę w probówce należy naświetlać za pomocą 4 lamp LED o długości fali 425 nm jako źródła światła, przy natężeniu światła 0.5 W/cm2. Odległość od lamp do kolby reakcyjnej powinna wynosić 7 cm.</li>
	<li>Reakcję należy prowadzić przez 2,5 h w temperaturze 70 °C przy intensywnym mieszaniu magnetycznym (500 rpm).</li>
	<li>Następnie należy wyłączyć światło, otworzyć reaktor i za pomocą strzykawki z igłą pobrać próbkę o objętości 1 mL. Należy ją przefiltrować przez filtr 0,45 μm do fiolki do chromatografii gazowej, aby usunąć cząstki katalizatora.</li>
</ol>
6. Reakcja w warunkach braku wzbudzenia LSPR (warunki ciemności)
<ol>
	<li>Postępuj zgodnie z krokami opisanymi w punkcie 5, ale bez naświetlania. Owiń probówkę z reakcją folią aluminiową, aby zapobiec ekspozycji na światło.</li>
</ol>
7. Przygotowanie do analizy chromatografii gazowej (GC)
<ol>
	<li>Przygotować roztwór IPA zawierający około 30 mmol/L nitrobenzenu (NB), 30 mmol/L aniliny (AN) oraz 30 mmol/L azobenzenu (AB).</li>
	<li>Przeprowadzić analizę GC roztworu przy użyciu odpowiedniej metody. Różne metody można testować, zmieniając temperaturę kolumny oraz programy przepływu gazu. Wybrana metoda powinna umożliwiać rozdzielenie pików odpowiadających IPA, NB, AN i AB w jak najkrótszym czasie retencji.</li>
	<li>Po wybraniu metody przygotować zestaw roztworów NB w IPA o stężeniach 50 mM, 25 mM, 10 mM, 5 mM i 2,5 mM, a także zestaw roztworów AN i AB w IPA o tych samych stężeniach.</li>
	<li>Przeprowadzić analizę GC przygotowanych roztworów. Każdy chromatogram powinien przedstawiać 2 piki: wyższy odpowiada IPA, a niższy NB, AN lub AB. Dla każdego chromatogramu należy zapisać czas retencji oraz pole powierzchni wszystkich pików.</li>
	<li>Wykreślić krzywe kalibracyjne dla NB, AN i AB, nanosząc stężenie w funkcji pola powierzchni piku dla każdej próbki.</li>
</ol>
8. Analiza GC
<ol>
	<li>Przeprowadź analizę GC próbek pobranych w krokach 5. i 6., stosując tę samą metodę, która była używana w krokach 7.2. i 7.4.</li>
	<li>Dla każdego chromatogramu zapisz czas retencji oraz pole powierzchni piku, a następnie wykorzystaj wcześniej wykreślone krzywe kalibracyjne do wyznaczenia stężenia NB, AN i AB w próbkach.</li>
	<li>Oblicz konwersję nitrobenzenu oraz selektywność wobec aniliny i azobenzenu, korzystając z poniższych równań: 
	<img alt="Wzór na konwersję w procesie chemicznym, równanie: (C0_NB - C_NB) / C0_NB * 100, metoda obliczeniowa." src="/files/ftp_upload/61712/61712eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 1"> 
	<img alt="Wzór na selektywność AN, obliczanie stężenia chemicznego w badaniach, analiza równania." src="/files/ftp_upload/61712/61712eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 2"> 
	<img alt="Równanie selektywności AB; analiza chemiczna; wyniki eksperymentu; C_AB, C_NB; wzór procentowy." src="/files/ftp_upload/61712/61712eq3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 3"> 
	Gdzie <img alt="Wzór chemiczny, symbol chemiczny C₀ᵣ z zapisy dolnym i górnym indeksem." src="/files/ftp_upload/61712/61712eq4.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 4"> to początkowe stężenie NB (0,03 mol/L), a CNB, CAN, CAB odpowiadają odpowiednio stężeniom NB, AN i AB wyznaczonym analizą GC po 2,5 godzinach reakcji.</li>
</ol>

<ol><li>Dunn, P. J., Hii, K. K., Krische, M. J., Williams, M. T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDunn%2C+PJ+%22Sustainable+Catalysis%3A+Challenges+and+Pratices+for+the+Pharmaceutical+and+Fine+Chemical+Industries%22">Sustainable Catalysis: Challenges and Pratices for the Pharmaceutical and Fine Chemical Industries</a>. , Wiley-Blackwell. (2013).</li>
<li>Tzouras, N. V., Stamatopoulos, I. K., Papastavrou, A. T., Liori, A. A., Vougioukalakis, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustainable+metal+catalysis+in+C-H+activation%5BTitle%5D)+AND+%22Coordination+Chemistry+Reviews%22%5BJournal%5D)">Sustainable metal catalysis in C-H activation.</a> Coordination Chemistry Reviews. 343, 25(2017).</li>
<li>Polshettiwar, V., Varma, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Green+chemistry+by+nano-catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Green chemistry by nano-catalysis.</a> Green Chemistry. 12 (5), 743(2010).</li>
<li>Rodrigues, T. S., da Silva, A. G. M., Camargo, P. H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanocatalysis+by+noble+metal+nanoparticles%3A+controlled+synthesis+for+the+optimization+and+understanding+of+activities%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Nanocatalysis by noble metal nanoparticles: controlled synthesis for the optimization and understanding of activities.</a> Journal of Materials Chemistry A. 7 (11), 5857-5874 (2019).</li>
<li>Linic, S., Christopher, P., Ingram, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic-metal+nanostructures+for+efficient+conversion+of+solar+to+chemical+energy%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Plasmonic-metal nanostructures for efficient conversion of solar to chemical energy.</a> Nature Materials. 10 (12), 911-921 (2011).</li>
<li>Nam, J. M., Liz-Marzán, L., Halas, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+Nanoplasmonics%3A+Emerging+Interdisciplinary+Research+Field+at+Crossroads+between+Nanoscale+Chemistry+and+Plasmonics%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Chemical Nanoplasmonics: Emerging Interdisciplinary Research Field at Crossroads between Nanoscale Chemistry and Plasmonics.</a> Accounts of Chemical Research. 52 (11), 2995-2996 (2019).</li>
<li>Brongersma, M. L., Halas, N. J., Nordlander, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon-induced+hot+carrier+science+and+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Plasmon-induced hot carrier science and technology.</a> Nature Nanotechnology. 10 (1), 25-34 (2015).</li>
<li>Smith, J. G., Faucheaux, J. A., Jain, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon+resonances+for+solar+energy+harvesting%3A+A+mechanistic+outlook%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Today%22%5BJournal%5D)">Plasmon resonances for solar energy harvesting: A mechanistic outlook.</a> Nano Today. 10 (1), 67-80 (2015).</li>
<li>Hartland, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+studies+of+dynamics+in+noble+metal+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Optical studies of dynamics in noble metal nanostructures.</a> Chemical Reviews. 111 (6), 3858-3887 (2011).</li>
<li>Kelly, K. L., Coronado, E., Zhao, L. L., Schatz, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+optical+properties+of+metal+nanoparticles%3A+The+influence+of+size%2C+shape%2C+and+dielectric+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment.</a> Journal of Physical Chemistry B. 107 (3), 668-677 (2003).</li>
<li>Hermoso, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Triangular+metal+nanoprisms+of+Ag%2C+Au%2C+and+Cu%3A+Modeling+the+influence+of+size%2C+composition%2C+and+excitation+wavelength+on+the+optical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Triangular metal nanoprisms of Ag, Au, and Cu: Modeling the influence of size, composition, and excitation wavelength on the optical properties.</a> Chemical Physics. 423, 142-150 (2013).</li>
<li>Kumar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rational+Design+and+Development+of+Lanthanide-Doped+NaYF4%40CdS-Au-RGO+as+Quaternary+Plasmonic+Photocatalysts+for+Harnessing+Visible-Near-Infrared+Broadband+Spectrum%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Rational Design and Development of Lanthanide-Doped NaYF4@CdS-Au-RGO as Quaternary Plasmonic Photocatalysts for Harnessing Visible-Near-Infrared Broadband Spectrum.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 10 (18), 15565-15581 (2018).</li>
<li>Reddy, K. L., Kumar, S., Kumar, A., Krishnan, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide+spectrum+photocatalytic+activity+in+lanthanide-doped+upconversion+nanophosphors+coated+with+porous+TiO2+and+Ag-Cu+bimetallic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">Wide spectrum photocatalytic activity in lanthanide-doped upconversion nanophosphors coated with porous TiO2 and Ag-Cu bimetallic nanoparticles.</a> Journal of Hazardous Materials. 367, 694-705 (2019).</li>
<li>Ingram, D. B., Linic, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+splitting+on+composite+plasmonic-metal%2Fsemiconductor+photoelectrodes%3A+Evidence+for+selective+plasmon-induced+formation+of+charge+carriers+near+the+semiconductor+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Water splitting on composite plasmonic-metal/semiconductor photoelectrodes: Evidence for selective plasmon-induced formation of charge carriers near the semiconductor surface.</a> Journal of the American Chemical Society. 133 (14), 5202-5205 (2011).</li>
<li>Linic, S., Aslam, U., Boerigter, C., Morabito, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photochemical+transformations+on+plasmonic+metal+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Photochemical transformations on plasmonic metal nanoparticles.</a> Nature Materials. 14 (6), 567-576 (2015).</li>
<li>Aslam, U., Rao, V. G., Chavez, S., Linic, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Catalytic+conversion+of+solar+to+chemical+energy+on+plasmonic+metal+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Catalyst%22%5BJournal%5D)">Catalytic conversion of solar to chemical energy on plasmonic metal nanostructures.</a> Nature Catalyst. 1, 656-665 (2018).</li>
<li>Araujo, T. P., Quiroz, J., Barbosa, E. C. M., Camargo, P. H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+plasmonic+catalysis+with+controlled+nanomaterials+based+on+catalytic+and+plasmonic+metals%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Understanding plasmonic catalysis with controlled nanomaterials based on catalytic and plasmonic metals.</a> Current Opinion in Colloid and Interface Science. 39, 110-122 (2019).</li>
<li>Gellé, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+plasmon-enhanced+nanocatalysis+to+organic+transformations%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Applications of plasmon-enhanced nanocatalysis to organic transformations.</a> Chemical Reviews. , 986-1041 (2020).</li>
<li>Shaik, F., Peer, I., Jain, P. K., Amirav, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon-Enhanced+Multicarrier+Photocatalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Plasmon-Enhanced Multicarrier Photocatalysis.</a> Nano Letters. 18 (7), 4370-4376 (2018).</li>
<li>Quiroz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+Reaction+Selectivity+over+Hybrid+Plasmonic+Nanocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Controlling Reaction Selectivity over Hybrid Plasmonic Nanocatalysts.</a> Nano Letters. 18, 7289-7297 (2018).</li>
<li>Peiris, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Switching+of+the+Reaction+Pathway%3A+Visible-Light+Irradiation+Varies+the+Reactant+Concentration+at+the+Solid-Solution+Interface+of+a+Gold-Cobalt+Catalyst%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+-+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Plasmonic Switching of the Reaction Pathway: Visible-Light Irradiation Varies the Reactant Concentration at the Solid-Solution Interface of a Gold-Cobalt Catalyst.</a> Angewandte Chemie - International Edition. 58 (35), 12032-12036 (2019).</li>
<li>Yu, S., Wilson, A. J., Heo, J., Jain, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Control+of+Multi-Electron+Transfer+and+C-C+Coupling+in+Visible-Light-Driven+CO2+Reduction+on+Au+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Plasmonic Control of Multi-Electron Transfer and C-C Coupling in Visible-Light-Driven CO2 Reduction on Au Nanoparticles.</a> Nano Letters. 18 (4), 2189-2194 (2018).</li>
<li>Yu, S., Jain, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+photosynthesis+of+C+1+-C+3+hydrocarbons+from+carbon+dioxide+assisted+by+an+ionic+liquid%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Plasmonic photosynthesis of C 1 -C 3 hydrocarbons from carbon dioxide assisted by an ionic liquid.</a> Nature Communications. 10, 2022(2019).</li>
<li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Product+selectivity+in+plasmonic+photocatalysis+for+carbon+dioxide+hydrogenation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Product selectivity in plasmonic photocatalysis for carbon dioxide hydrogenation.</a> Nature Communications. 8, 1-9 (2017).</li>
<li>Cortés, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficiency+and+Bond+Selectivity+in+Plasmon-Induced+Photochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Optical+Materials%22%5BJournal%5D)">Efficiency and Bond Selectivity in Plasmon-Induced Photochemistry.</a> Advanced Optical Materials. 5 (15), 1700191(2017).</li>
<li>de Freitas, I. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design-controlled+synthesis+of+IrO+2+sub-monolayers+on+Au+nanoflowers%3A+marrying+plasmonic+and+electrocatalytic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Design-controlled synthesis of IrO 2 sub-monolayers on Au nanoflowers: marrying plasmonic and electrocatalytic properties.</a> Nanoscale. , 23-27 (2020).</li>
<li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Al-Pd+Nanodisk+Heterodimers+as+Antenna-Reactor+Photocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Al-Pd Nanodisk Heterodimers as Antenna-Reactor Photocatalysts.</a> Nano Letters. 16 (10), 6677-6682 (2016).</li>
<li>Zhou, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-driven+methane+dry+reforming+with+single+atomic+site+antenna-reactor+plasmonic+photocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Energy%22%5BJournal%5D)">Light-driven methane dry reforming with single atomic site antenna-reactor plasmonic photocatalysts.</a> Nature Energy. 5, 61-70 (2020).</li>
<li>Swearer, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterometallic+antenna-reactor+complexes+for+photocatalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Heterometallic antenna-reactor complexes for photocatalysis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (32), 8916-8920 (2016).</li>
<li>Peiris, S., Sarina, S., Han, C., Xiao, Q., Zhu, H. -Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+and+palladium+alloy+nanoparticle+catalysts%3A+reductive+coupling+of+nitrobenzene+through+light+irradiation%5BTitle%5D)+AND+%22Dalton+Transactions%22%5BJournal%5D)">Silver and palladium alloy nanoparticle catalysts: reductive coupling of nitrobenzene through light irradiation.</a> Dalton Transactions. 46 (32), 10665-10672 (2017).</li>
<li>Rahm, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Library+of+Late+Transition+Metal+Alloy+Dielectric+Functions+for+Nanophotonic+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">A Library of Late Transition Metal Alloy Dielectric Functions for Nanophotonic Applications.</a> Advanced Functional Materials. 2002122, 02122(2020).</li>
<li>Zhang, C., Chen, B. Q., Li, Z. Y., Xia, Y., Chen, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Plasmon+Resonance+in+Bimetallic+Core-Shell+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Surface Plasmon Resonance in Bimetallic Core-Shell Nanoparticles.</a> Journal of Physical Chemistry C. 119 (29), 16836-16845 (2015).</li>
<li>Liu, Z., Huang, Y., Xiao, Q., Zhu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+reduction+of+nitroaromatics+to+azoxy+compounds+on+supported+Ag-Cu+alloy+nanoparticles+through+visible+light+irradiation%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Selective reduction of nitroaromatics to azoxy compounds on supported Ag-Cu alloy nanoparticles through visible light irradiation.</a> Green Chemistry. 18 (3), 817-825 (2016).</li>
<li>Chaiseeda, K., Nishimura, S., Ebitani, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanoparticles+supported+on+alumina+as+a+catalyst+for+surface+plasmon-enhanced+selective+reductions+of+nitrobenzene%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Omega%22%5BJournal%5D)">Gold nanoparticles supported on alumina as a catalyst for surface plasmon-enhanced selective reductions of nitrobenzene.</a> ACS Omega. 2 (10), 7066-7070 (2017).</li>
<li>Peiris, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+nanoparticle+photocatalysts%3A+emerging+processes+for+green+organic+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Metal nanoparticle photocatalysts: emerging processes for green organic synthesis.</a> Catalysis Science and Technology. 6 (2), 320-338 (2016).</li>
<li>García-García, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver-Based+Plasmonic+Catalysts+for+Carbon+Dioxide+Reduction%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Sustainable+Chemistry+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Silver-Based Plasmonic Catalysts for Carbon Dioxide Reduction.</a> ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 8 (4), 1879-1887 (2020).</li>
<li>Agrawal, A., Johns, R. W., Milliron, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+Localized+Surface+Plasmon+Resonances+in+Metal+Oxide+Nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">Control of Localized Surface Plasmon Resonances in Metal Oxide Nanocrystals.</a> Annual Review of Materials Research. 47 (1), 1-31 (2017).</li>
<li>Lounis, S. D., Runnerstrom, E. L., Llordés, A., Milliron, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defect+chemistry+and+Plasmon+physics+of+colloidal+metal+oxide+Nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Defect chemistry and Plasmon physics of colloidal metal oxide Nanocrystals.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 5 (9), 1564-1574 (2014).</li>
<li>Rej, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determining+Plasmonic+Hot+Electrons+and+Photothermal+Effects+during+H2+Evolution+with+TiN-Pt+Nanohybrids%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Catalysis%22%5BJournal%5D)">Determining Plasmonic Hot Electrons and Photothermal Effects during H2 Evolution with TiN-Pt Nanohybrids.</a> ACS Catalysis. 10 (9), 5261-5271 (2020).</li>
<li>Barragan, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photochemistry+of+Plasmonic+Titanium+Nitride+Nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Photochemistry of Plasmonic Titanium Nitride Nanocrystals.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 123 (35), 21796-21804 (2019).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Wyniki opisane w tej metodzie pokazują, że wewnętrzna aktywność katalityczna Pd (lub innego metalu katalitycznego, ale nie plazmonicznego) może być znacznie zwiększona przez wzbudzenie LSPR poprzez napromieniowanie światłem widzialnym w nanocząsteczkach ze stopu bimetalicznego35. W tym przypadku Ag (lub inny metal plazmoniczny) jest zdolny do pozyskiwania energii z promieniowania światłem widzialnym poprzez wzbudzenie LSPR. Wzbudzenie LSPR prowadzi do powstawania gorących nośników ładunku (gorącyc...

Wśród wielu zastosowań nanocząstek metali (NP), kataliza zasługuje na szczególną uwagę. Kataliza odgrywa kluczową rolę w zrównoważonej przyszłości, przyczyniając się do mniejszego zużycia energii, lepszego wykorzystania surowców i umożliwiając czystsze warunki reakcji1,2,3,4. Tak więc postęp w katalizie może dostarczyć narzędzi do zwiększenia wydajności atomowej procesów chemicznych, czyniąc je czystszymi, bardziej opłacalnymi ekonomicznie i bardziej przyjaznymi dla środowiska. Nanocząsteczki metali obejmujące srebro (Ag), złoto (Au) lub miedź (Cu) mogą wykazywać interesujące właściwości optyczne w zakresie widzialnym, które wynikają z unikalnego sposobu, w jaki systemy te oddziałują ze światłem w nanoskali poprzez <wzbudzenie zlokalizowanego powierzchniowego rezonansu plazmonowego (LSPR) class="xref">5,6,7,8. W tych nanocząsteczkach, określanych jako plazmoniczne nanocząsteczki, LSPR obejmuje rezonansowe oddziaływanie między padającymi fotonami (z nadchodzącej fali elektromagnetycznej) a kolektywnym ruchem elektronów5,6,7,8. Zjawisko to zachodzi z charakterystyczną częstotliwością, która jest zależna od wielkości, kształtu, składu i stałej dielektrycznej otoczenia9,10,11. Na przykład dla Ag, Au i Cu częstotliwości te mogą wahać się od widzialnej do bliskiej podczerwieni, otwierając możliwości wykorzystania energii słonecznej do wzbudzenia ich LSPR5,6,7,8,12,13.
Ostatnio wykazano, że wzbudzenie LSPR w plazmonicznych nanocząsteczkach może przyczynić się do przyspieszenia tempa i kontroli selektywności przemian molekularnych5,14,15,16,17,18,19. W ten sposób powstała dziedzina zwana katalizą plazmoniczną, która koncentruje się na wykorzystaniu energii ze światła do przyspieszania, napędzania i/lub kontrolowania przemian chemicznych5,14,15,16,17,18,19. W tym kontekście ustalono, że wzbudzenie LSPR w plazmonicznych nanocząstkach może prowadzić do powstawania energetycznych gorących elektronów i, określanych jako gorące nośniki wzbudzone LSPR. Nośniki te mogą wchodzić w interakcje z zaadsorbowanymi gatunkami poprzez aktywację elektroniczną lub wibracyjną15,16. Oprócz zwiększonych szybkości reakcji, proces ten może również zapewnić alternatywne ścieżki reakcji niedostępne w tradycyjnych procesach sterowanych termochemicznie, otwierając nowe możliwości kontroli selektywności reakcji20,21,22,23,24,25. Co ważne, warto zauważyć, że rozpad plazmonu może również prowadzić do rozpraszania ciepła, prowadząc do wzrostu temperatury w pobliżu nanocząsteczek, co również może przyczyniać się do przyspieszenia tempa reakcji15,16.
Ze względu na te interesujące cechy, kataliza plazmoniczna została z powodzeniem zastosowana do różnych przemian molekularnych18. Niemniej jednak nadal pozostaje ważne wyzwanie. Podczas gdy plazmoniczne nanocząsteczki, takie jak Ag i Au, wykazują doskonałe właściwości optyczne w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni, ich właściwości katalityczne są ograniczone pod względem zakresu przemian. Innymi słowy, nie wykazują one dobrych właściwości katalitycznych dla kilku przemian. Ponadto metale, które są ważne w katalizie, takie jak pallad (Pd) i platyna (Pt), nie obsługują wzbudzenia LSPR w zakresie widzialnym lub bliskiej podczerwieni. Aby wypełnić tę lukę, bimetaliczne nanocząsteczki zawierające metal plazmoniczny i katalityczny stanowią skuteczną strategię20,26,27,28,29. W tych systemach metal plazmoniczny może być wykorzystany jako antena do zbierania energii ze wzbudzenia świetlnego przez LSPR, która jest następnie wykorzystywana do napędzania, przyspieszania i kontrolowania przemian molekularnych w metalu katalitycznym. Dlatego ta strategia pozwala nam rozszerzyć katalizę plazmoniczną poza tradycyjne metale plazmoniczne NPs20,26,27,28,29.
Ten protokół opisuje łatwą syntezę bimetalicznych nanocząsteczek ze stopu srebra i palladu (Ag-Pd) na bazie ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2), które mogą działać jako system plazmoniczno-katalityczny dla katalizy plazmonicznej. Nanocząsteczki Ag-Pd/ZrO2 wyprowadzono przez współimpregnację odpowiednich prekursorów metali na nośniku ZrO2, a następnie jednoczesną redukcję30. Takie podejście doprowadziło do powstania bimetalicznych nanocząsteczek o wielkości (średnicy) około 10 nm bezpośrednio na powierzchni nośnika ZrO2 . Nanocząsteczki składały się z 1 mol% Pd, aby zminimalizować wykorzystanie metalu katalitycznego przy jednoczesnej maksymalizacji właściwości optycznych powstałych NP Ag-Dd. Wykazano protokół stosowania NP Ag-Pd/ZrO2 w katalizie plazmonicznej do redukcji nitrobenzenu. Do wzbudzenia LSPR zastosowaliśmy oświetlenie LED o długości fali 425 nm. Chromatografię gazową przeprowadzono w celu monitorowania konwersji i selektywności reakcji redukcji w warunkach ciemnego i jasnego napromieniowania. Wzbudzenie LSPR doprowadziło do zwiększenia wydajności katalitycznej i kontroli selektywności w NP Ag-Pd/ZrO2 w porównaniu z warunkami czysto sterowanymi termicznie. Metoda opisana w tym protokole opiera się na prostym układzie reakcji fotokatalitycznej sprzężonej z chromatografią gazową i może być dostosowana do szerokiego zakresu przemian molekularnych i składu nanocząsteczek. W związku z tym metoda ta umożliwia scharakteryzowanie aktywności fotokatalitycznej pod względem selektywności konwersji i reakcji różnych nanocząsteczek oraz niezliczonych przemian w fazie ciekłej. Wierzymy, że ten artykuł dostarczy ważnych wskazówek i spostrzeżeń zarówno nowicjuszom, jak i bardziej doświadczonym naukowcom w tej dziedzinie.

<table><tbody><tr><td>2-Propanol (bezwodny, 99,5%)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>278475</td><td>Numer CAS 67-63-0</td></tr><tr><td>Anilina (do syntezy)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>8.22256</td><td>Numer CAS 62-53-3</td></tr><tr><td>Azobenzen (98%)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>424633</td><td>Numer CAS 103-33-3</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Honeywell</td><td>32221</td><td>Numer CAS 64-17-5</td></tr><tr><td>Kwas solny (37%)</td><td>VWR</td><td>PRLSMC310066</td><td>Numer CAS 7647-01-0</td></tr><tr><td>L-lizyna (skrystalizowana, &ge; 98,0% (NT))</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>62840</td><td>Numer CAS 56-87-1</td></tr><tr><td>Kwas azotowy (65%)</td><td>Merck</td><td>100456</td><td>Numer CAS 7697-37-2</td></tr><tr><td>Nitrobenzen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>8.06770</td> Numer <td>CAS 98-95-3</td></tr><tr><td>Wodorotlenek potasu</td><td>Fisher</td><td>10448990</td><td>Numer CAS 1310-58-3</td></tr><tr><td>Tetrachloropalladian (II) potasu (98%)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>205796</td><td>Numer CAS 10025-98-6</td></tr><tr><td>Azotan srebra (odczynnik ACS, &ge; 99,0%)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>209139</td><td>Numer CAS 7761-88-8</td></tr><tr><td>Borowodorek sodu (drobny granulat do syntezy)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>8.06373</td><td>Numer CAS 16940-66-2</td></tr><tr><td>Tlenek cyrkonu (IV) (nanoproszek, < Wielkość cząstek 100 nm (TEM))</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>544760</td><td>Numer CAS 1314-23-4</td></tr></tbody></table>

otrzymywanie nanocząstek stopu srebra i palladu do katalizy plazmonicznej w świetle widzialnym

Preparation of Silver-Palladium Alloyed Nanoparticles for Plasmonic Catalysis under Visible-Light Illumination

Zlokalizowany powierzchniowy rezonans plazmonów (LSPR) w plazmonicznych nanocząstkach (NPs) może przyspieszać i kontrolować selektywność różnych przemian molekularnych. Otwiera to możliwości wykorzystania światła widzialnego lub bliskiej podczerwieni jako trwałego wkładu do napędzania i kontrolowania reakcji, gdy nanocząstki plazmoniczne wspierające wzbudzenie LSPR w tych zakresach są wykorzystywane jako katalizatory. Niestety, nie dotyczy to niektórych metali katalitycznych, takich jak pallad (Pd). Jedną ze strategii przezwyciężenia tego ograniczenia jest zastosowanie bimetalicznych nanocząsteczek zawierających metale plazmoniczne i katalityczne. W tym przypadku wzbudzenie LSPR w metalu plazmonicznym może przyczynić się do przyspieszenia i kontroli przemian napędzanych przez składnik katalityczny. Opisana w niniejszym dokumencie metoda koncentruje się na syntezie bimetalicznych nanocząsteczek srebrno-palladowych (Ag-Pd) na podparciu ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2), który działa jako układ plazmoniczno-katalityczny. Nanocząsteczki wyprowadzono przez współimpregnację odpowiednich prekursorów metali na podłożu ZrO2 , a następnie jednoczesną redukcję prowadzącą do powstania bimetalicznych nanocząstek bezpośrednio na podłożu ZrO2 . Nanocząstki Ag-Pd/ZrO2 zostały następnie wykorzystane jako katalizatory plazmoniczne do redukcji nitrobenzenu przy oświetleniu 425 nm przez lampy LED. Za pomocą chromatografii gazowej (GC) można monitorować konwersję i selektywność reakcji redukcji w warunkach ciemnego i jasnego napromieniowania, wykazując zwiększoną wydajność katalityczną i kontrolę selektywności pod wzbudzeniem LSPR po stopieniu nieplazmonicznego Pd z plazmonicznym metalem Ag. Technikę tę można dostosować do szerokiego zakresu przemian molekularnych i składu nanocząsteczek, co czyni ją przydatną do charakterystyki plazmonicznej aktywności katalitycznej różnych typów katalizy pod względem konwersji i selektywności.

Rysunek 1A przedstawia fotografie cyfrowe próbek stałych zawierających czysty tlenek ZrO2 (po lewej) oraz NP Ag-Pd/ZrO2 (po prawej). Ta zmiana barwy z białej (w ZrO2) na brązową (Ag-Pd/ZrO2) stanowi wstępny jakościowy dowód na osadzanie NP Ag-Pd na powierzchni ZrO2. Rysunek 1B przedstawia widma absorpcji UV-vis dla NP Ag-Pd/ZrO2 (linia niebieska), ZrO2 (linia czarna) oraz NP Ag/ZrO<su...

Prezentowany tutaj jest protokół syntezy nanocząstek (NPs) ze stopu srebra i palladu (Ag-Pd) na bazie ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). System ten pozwala na pozyskiwanie energii z promieniowania światłem widzialnym w celu przyspieszenia i kontrolowania przemian molekularnych. Ilustruje to redukcja nitrobenzenu pod wpływem lekkiego napromieniowania katalizowanego przez Ag-Pd/ZrO2 NPs.

Otrzymywanie nanocząstek stopu srebra i palladu do katalizy plazmonicznej w świetle widzialnym

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular ...

Protokół ten reprezentuje syntezę nanocząstek stopu srebra i palladu na podparciu dwutlenku cyrkonu. Ułatwia pozyskiwanie energii z promieniowania światłem widzialnym w celu przyspieszenia i kontrolowania przemian większej ilości światła jasnego. Metoda ta pozwala na dopasowanie właściwości plazmonicznych i katalitycznych pojedynczej linii cząstek, aby umożliwić lekkie przemiany trójwartościowe w metalach katalitycznych, które nie mają właściwości plazmonicznych.Protokół ten może dostarczyć informacji na temat nanokatalizy, syntezy nanocząstek i syntezy katalizatorów wspomaganych. Może być stosowany do porządkowania przemian molekularnych w składach nanocząstek. Do wytwarzania nanocząstek dwutlenku srebra, palladu i cyrkonu.Dodaj 50 mililitrów azotanu srebra i 9,71 mililitra tetrachloroplatynianu potasu do 250-mililitrowej zlewki zawierającej jeden gram dwutlenku cyrkonu. Mieszać roztwory pod energicznym mieszaniem magnetycznym z prędkością 500 obrotów na minutę w temperaturze pokojowej przez pięć minut przed dodaniem 10 mililitrów lizyny do zlewki. Po 20 minutach dodaj do mieszaniny 10 mililitrów świeżo przygotowanego roztworu borowodorku sodu kroplami w tempie jednego mililitra na minutę.Kontynuuj mieszanie mieszaniny przez dodatkowe 30 minut w temperaturze pokojowej, a następnie pozwól reakcji ustabilizować się przez noc. Następnego ranka podziel zawiesinę na kilka probówek wirówkowych i oddziel ciała stałe od mieszaniny przez odwirowanie. Ostrożnie usuń supernatant i dodaj 15 mililitrów wody dejonizowanej do probówek.Wstrząsaj energicznie, aż ciało stałe zostanie dokładnie zdyspergowane, umieszczając probówki w wirze na jedną minutę, aby w razie potrzeby całkowicie zawiesić materiał. Powtórz odwirowywanie i ponowne zawieszenie jeszcze dwa razy, jak pokazano, używając 15 mililitrów dejonizowanej wody do drugiego płukania i etanolu do trzeciego. Po usunięciu etanolu z ostatniego prania, wysuszyć ciało stałe w piecu o temperaturze 60 stopni Celsjusza przez 24 godziny, a następnie scharakteryzować preparat dwutlenku srebra i cyrkonu za pomocą standardowych technik mikroskopowych, elementarnych i spektroskopowych.Aby wytworzyć nanocząstki srebrno-tlenku cyrkonu, dodaj 50 mililitrów azotanu srebra do 250-mililitrowej zlewki zawierającej jeden gram proszku dwutlenku cyrkonu pod energicznym mieszaniem magnetycznym w temperaturze pokojowej, dodaj 10 mililitrów lizyny do zlewki i kontynuuj mieszanie mieszaniny przez dodatkowe 20 minut. Pod koniec inkubacji dodać 10 mililitrów świeżo przygotowanego borowodorku sodu do roztworu, jak pokazano, przez 30 minut podczas inkubacji w temperaturze pokojowej. W celu oddzielenia i oczyszczenia katalizatora należy rozdzielić roztwór między kilka probówek wirówkowych i zebrać ciała stałe przez odwirowanie.Ostrożnie usuń fazę ciekłą i dodaj 15 mililitrów dejonizowanej wody do probówek, aby umożliwić energiczne ponowne zawieszenie ciał stałych. Powstały roztwór odwirować przez jedno dodatkowe przemycie wodą destylowaną i jednym alkoholem etylowym, jak pokazano. Po wyjęciu etanolu należy umieścić ciało stałe w piecu o temperaturze 60 stopni Celsjusza na 24 godziny, a następnie scharakteryzować nanocząstki srebra i dwutlenku cyrkonu za pomocą różnych standardowych technik mikroskopowych, elementarnych i spektroskopowych.Aby zbadać działanie katalizatora plazmonicznego w świetle świetlnym, dodaj 30 miligramów katalizatora do kolby o okrągłym dnie o pojemności 25 mililitrów z mieszadłem magnetycznym i dodaj pięć mililitrów nitrobenzenu o stężeniu 0,03 mola na litr w roztworze alkoholu izopropylowego. Dodać 11,22 miligrama wodorotlenku potasu w proszku do kolby i pęcherzykować tę zawiesinę przepływem argonu przez jedną minutę, aby oczyścić reaktor. Natychmiast po przedmuchiwaniu umieścić szczelnie zamkniętą kolbę w łaźni olejowej o temperaturze 70 stopni Celsjusza nad mieszadłem magnetycznym o kontrolowanej temperaturze przy 500 obrotach na minutę.Do naświetlania roztworu należy użyć czterech lamp LED o długości fali 427 nanometrów i natężeniu światła 0,5 wata na centymetr kwadratowy, umieszczonych dokładnie w odległości siedmiu centymetrów od kolby. I pozwól reakcji postępować przez 2,5 godziny w temperaturze 70 stopni Celsjusza pod energicznym mieszaniem magnetycznym. Pod koniec inkubacji wyłącz światła i za pomocą strzykawki i igły pobierz jednomililitrową próbkę z otwartego reaktora.Następnie przecedzić próbkę przez filtr o wielkości 0,45 mikrona do chromatografii szklanej w celu usunięcia cząstek katalizatora. Aby zbadać działanie katalizatora plazmonicznego przy braku lżejszego promieniowania, należy przeprowadzić analizę, jak właśnie pokazano, ale z pojemnikiem reakcyjnym owiniętym folią aluminiową w celu ochrony przed światłem. Do analizy chromatografii gazowej przygotować 10 mililitrów roztworu alkoholu izopropylowego zawierającego około 30 milimoli na litr nitrobenzenu, 30 milimoli na litr aniliny i 30 milimoli na litr azobenzenu i przeprowadzić analizę chromatografii gazowej na roztworze zgodnie ze standardowymi protokołami.Wybrana metoda powinna być w stanie oddzielić piki odpowiadające alkoholowi izopropylowemu, nitrobenzenowi, anilinie i azobenzenowi w minimalnym okresie retencji, jak pokazano na ilustracji. Po wybraniu metody należy przygotować indywidualne zestawy roztworów 50, 25, 10, 5 i 2,5 milimolowych nitrobenzenów, aniliny lub azobenzenu w alkoholu izopropylowym. Następnie należy przeprowadzić analizę chromatograficzną gazową każdego z przygotowanych roztworów.Każdy chromatogram powinien przedstawiać dwa piki, z których wyższy odpowiada alkoholowi izopropylowemu, a dolny pik nitrobenzenowi, anilinie lub azobenzenowi, odpowiednio. Dla każdego chromatogramu należy zanotować czas retencji i powierzchnię piku każdego piku. Następnie wykreślić stężenie w funkcji powierzchni piku każdej próbki, aby prześledzić krzywą kalibracyjną w celu określenia stężenia każdego rozpuszczalnika.Dwutlenek cyrkonu nie wykazuje zakazów w zakresie widzialnym i dlatego nie powinien przyczyniać się do żadnej aktywności fotokatalitycznej. Sygnał wyśrodkowany na 428 nanometrach może być wykryty dla nanocząstek dwutlenku srebra i cyrkonu, podczas gdy nanocząstki dwutlenku srebra i palkonu wykazują pik wyśrodkowany na 413 nanometrach. Trudno jest zidentyfikować nanocząstki palladu srebra za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej, ale powstawanie nanocząstek o średniej wielkości cząstek około 10 nanometrów można uwidocznić za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej.Po reakcji konwersję i selektywne tworzenie azobenzenu i aniliny można zmierzyć za pomocą chromatografii gazowej. W przypadku braku katalizatorów nie wykrywa się konwersji nitrobenzenu w obecności lub braku oświetlenia świetlnego. W przypadku nanocząstek dwutlenku srebra i cyrkonu nie wykrywa się konwersji w ciemności, podczas gdy pod wzbudzeniem LSPR obserwuje się 36% konwersję.Wykryto również 56% selektywność w stosunku do azobenzenu, co wskazuje, że samo srebro może katalizować tę reakcję pod wpływem wzbudzenia LSPR. W przypadku nanocząstek biometalicznego srebra, palladu i dwutlenku cyrkonu nie wykrywa się znaczącej konwersji w warunkach ciemności. Co ciekawe, przy wzbudzeniu LSPR konwersja wynosi 63% z 73% selektywnością w stosunku do azobenzenu, co pokazuje potencjał konfiguracji metalicznej nie tylko do zwiększenia konwersji pod wpływem wzbudzenia LSPR, ale także do selektywnego kontrolowania reakcji.Reakcja jest katalitycznie napędzana przez pallad i dodatkowo kretyńsko wzmacniana przez srebro, pod wpływem promieniowania światłem widzialnym. Dlatego ważne jest kontrolowanie syntezy nanocząstek i wybór długości fal świetlnych do katalizy. Katalitycznie aktywny metal pallad i plazmonicznie aktywny metal srebrny można zastąpić innymi typami możliwych kombinacji w celu ukierunkowania na różne typy reakcji organicznych.

preparation-silver-palladium-alloyed-nanoparticles-for-plasmonic

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Wykazano, że pęsety plazmoniczne oraz nanostruktury kryształów fotonicznych zapewniają istotną poprawę wydajności i kontroli orientacji w optycznym chwytaniu mikro- i nanocząstek.

Wykorzystanie plazmonicznych i fotonicznych nanostruktur krystalicznych do usprawnionej manipulacji mikro- i nanocząsteczkami

Nanorurki złota o kontrolowanych wymiarach mogą być syntetyzowane przez elektrochemiczne osadzanie w porowatych membranach z anodowego tlenku glinu (AAO) przy użyciu hydrofobowego rdzenia polimerowego. Złote nanorurki i matryce nanorurek są obiecujące pod kątem zastosowań w biodetekcji plazmonicznej, spektroskopii Ramana wzmocnionej powierzchniowo, ogrzewaniu fototermicznym, transporcie jonowym i molekularnym, mikrofluidyce, katalizie i wykrywaniu elektrochemicznym.

Ukierunkowana synteza matrycowa plazmonicznych nanorurek złota z przestrajalną absorbancją IR

Przeprowadzana jest synteza jednolitych nanocząstek złota pokrytych półprzewodnikowymi powłokami CdS lub ZnS. Powłoka półprzewodnikowa jest przeprowadzana przez pierwsze osadzenie powłoki siarczku srebra i wymianę kationów srebra na kationy lub kadmu.

Synteza, charakterystyka i funkcjonalizacja hybrydowych nanocząstek rdzenia/powłoki Au/CdS i Au/ZnS

Opisujemy syntezę i właściwości wielofunkcyjnych nanocząstek Fe2O3-Au wytwarzanych metodą mokrej chemii i badamy ich właściwości fototermiczne za pomocą promieniowania laserowego. Kompozytowe nanocząstkiFe2O3-Au zachowują właściwości obu materiałów, tworząc wielofunkcyjną strukturę o doskonałych właściwościach magnetycznych i plazmonicznych.

Wielofunkcyjne hybrydowe nanocząstki Fe2O3-Au do wydajnego ogrzewania plazmonicznego

Przedstawiono protokół koloidalnej syntezy nanokostek srebra i wytwarzania plazmonicznych nanoskalowych anten krosowych z przerwami poniżej 10 nm.

Synteza koloidalna anten nanopatchowych do zastosowań w plazmonice i nanofotonice

Tutaj prezentujemy protokół syntezy in situ nanocząstek złota (AuNPs) w przestrzeni międzywarstwowej warstwowych warstw tytanianu bez agregacji AuNPs. Nie zaobserwowano żadnej zmiany spektralnej nawet po 4 miesiącach. Zsyntetyzowany materiał ma zastosowanie w katalizie, fotokatalizie i opracowywaniu opłacalnych urządzeń plazmonicznych.

In Situ Synteza nanocząstek złota bez agregacji w przestrzeni międzywarstwowej warstwowych przezroczystych folii tytanianowych

Głównym celem tej pracy jest wyjaśnienie roli środków ograniczających w regulacji wielkości nanocząstek palladu poprzez połączenie rozpraszania promieniowania rentgenowskiego pod małym kątem iin situ (SAXS) oraz modelowania kinetycznego opartego na ligandach.

Zarodkowanie i wzrost nanocząstek palladu metalicznego za pośrednictwem ligandów

Dla ciągłej i skalowalnej syntezy nanokompozytów na bazie metali szlachetnych, opracowywany jest nowy reaktor fotokatalityczny, w którym opisano jego strukturę, zasady działania i strategie optymalizacji jakości produktu.

Reaktor fotokatalityczny o przepływie ciągłym do precyzyjnie kontrolowanego osadzania nanocząstek metalicznych

Przedstawiono protokół anizotropowego fotoosadzania Pd na wodno zawieszonych nanoprętach Au poprzez miejscowe powierzchniowe wzbudzenie plazmonów.

Fotoosadzanie Pd na koloidalnych nanoprętach Au przez powierzchniowe wzbudzenie plazmonów

Tutaj synteza nasion złota (Au) jest opisana za pomocą metody Turkewicza. Nasiona te są następnie wykorzystywane do syntezy nanocząstek ze stopu złota i cyny (Au-Sn) o przestrajalnych właściwościach plazmonicznych.

Wodna synteza plazmonicznych nanocząstek ze stopu złota i cyny

Poznaj metodę syntezy nanocząstek stopu Ag-Pd na podłożu ZrO₂ do katalizy plazmonicznej w świetle widzialnym. Technika ta umożliwia przyspieszenie przemian chemicznych, takich jak redukcja nitrobenzenu.

Otrzymywanie nanocząstek stopu srebra i palladu do katalizy plazmonicznej w świetle widzialnym

Przeglądaj więcej filmów