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Artigo de método

Síntese de CDs Nanopartículas sem ligando dentro de uma matriz de copolímero de Enxofre

9K vistas

DOI:

10.3791/54047

1 de maio de 2016

Neste artigo

Resumo

Aqui apresentamos um método para sintetizar nanopartículas de sulfeto de cádmio (CdS) livres de ligantes com base em um copolímero de enxofre único. O copolímero de enxofre opera como um solvente de alta temperatura e uma fonte de enxofre durante a síntese de nanopartículas e estabiliza as nanopartículas após a reação.

Resumo

Os ligantes alifáticos são normalmente usados durante a síntese de nanopartículas para ajudar a mediar seu crescimento, além de operar como solventes de alta temperatura. Esses ligantes coordenadores ajudam a solubilizar e estabilizar as nanopartículas enquanto em solução e podem influenciar o tamanho e a reatividade resultantes das nanopartículas durante sua formação. Apesar da onipresença do uso de ligantes durante a síntese, a presença de ligantes alifáticos na superfície da nanopartícula pode resultar em uma série de problemas durante o uso final das nanopartículas, necessitando de procedimentos adicionais de remoção ou troca de ligantes. Desenvolvemos uma maneira de sintetizar nanopartículas de sulfeto de cádmio (CdS) usando um copolímero de enxofre exclusivo. Este copolímero de enxofre é composto principalmente de enxofre elementar, que é um material barato e abundante. O copolímero de enxofre tem as vantagens de operar tanto como solvente de alta temperatura quanto como fonte de enxofre, que pode reagir com um precursor de cádmio durante a síntese de nanopartículas, resultando na geração de CdS livre de ligantes. Durante a reação, apenas parte do copolímero é consumida para produzir CdS, enquanto o restante permanece no estado polimérico, produzindo assim um material nanocompósito. Uma vez terminada a reação, o copolímero estabiliza as nanopartículas dentro de uma matriz polimérica sólida. O copolímero pode então ser removido antes que as nanopartículas sejam usadas, o que produz nanopartículas que não possuem ligantes orgânicos de coordenação. Esta técnica de síntese nascente apresenta um método para produzir nanopartículas de sulfeto metálico para uma ampla variedade de aplicações onde a presença de ligantes orgânicos não é desejada.

Introdução

Embora se mostrado útil para a síntese, ligantes alifáticos convencionais apresentam uma série de desafios para a implementação de nanopartículas em dispositivos fotônicos e eletroquímicas. Ligantes alifáticos são altamente isolante, hidrofóbico, e constituem uma barreira significativa para reações de superfície eletroquímicos. 1 troca de ligantes Assim, vários estudos têm desenvolvido e ligando descascar protocolos que substituem estes ligantes alifáticos com unidades funcionais ou que eliminam os ligantes para revelar uma nanopartícula nua superfície 1 -. 3 Estas reacções, no entanto, apresentam vários problemas intrínsec....

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Protocolo

Cuidado: precursores de cádmio são altamente tóxicos e deve ser manuseado com muito cuidado. Usar equipamento de proteção adequado, usar controles de engenharia apropriados e consultar as fichas de dados de segurança de materiais relevantes (MSDS). Além disso, a formação de nanopartículas podem apresentar riscos adicionais. As reacções aqui descritas são realizadas com um colector de gás padrão de vácuo, a fim de realizar as experiências dentro de uma atmosfera inerte. Todos os produtos químicos foram adquiridos comercialmente e utilizados como recebidos. Este protocolo baseia-se um método de síntese anteriormente desenvolvido, que recentemente descrito noutro local 5.

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Resultados

A imagem TEM na Figura 3a mostra pequenas nanopartículas cds (3-4 nm) que foram nucleados dentro do copolímero de enxofre antes do copolímero de enxofre tenha sido completamente removido. A imagem na Figura 3-A foi obtida através de tomar-se uma alíquota da solução de nanopartículas imediatamente depois da solução atingiu 200 ° C. A Figura 3b mostra as nanopartículas maiores (7-10 nm) que cresceram em solução durante 30 min antes de o copolímero de enxofre tem sido comp.......

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Discussão

Desenvolvemos um método para sintetizar nanopartículas de CdS dentro de uma matriz de copolímero de enxofre. Este copolímero de enxofre é composto de enxofre elementar e metilestireno. 5 Uma característica importante desse método é que o copolímero pode ser usado como solvente de alta temperatura e fonte de enxofre que reage com um precursor de cádmio para produzir nanopartículas de CdS em solução. 5 A etapa crítica do procedimento é a síntese do copolímero de enxofre com uma proporção adequada de m.......

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Divulgações

Os autores não divulgam interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer ao Estado de Washington por apoiar esta pesquisa por meio do Programa de Bolsas Exploratórias do Instituto de Energia Limpa da Universidade de Washington e do Prêmio Sustainable Energy Pathway (SEP) da National Science Foundation (NSF) CHE-1230615.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Enxofre (S8), 99,5%Sigma Aldrich84683
&alfa;-metilestireno, 99%Sigma AldrichM80903
Acetilacetonato de cádmio (Cd (acac)), 99,9%Sigma Aldrich517585
clorofórmio altamente tóxico (CHCl3), 99,5%Sigma AldrichC2432
Placa de aquecimento / agitador magnéticoIKA RCT 
Controlador de temperatura com sonda e manta de aquecimentoCentrífuga Oakton Temp 9000WD-89800
BeckmanCoulter Allegra X-22392186
Tubos de centrífugaThermo Scientific3114Teflon para resistência a solventes clorados
TEM com detector EDS acopladoFEI Tecnai G2 F-20 com detector
Grade de amostra TEMTed Pella1824Substrato de filme de carbono ultrafino com filmes de suporte de carbono furados em uma grade de cobre de 400 mesh
XRDBruker F-8 Focus Diffrattometer
Substratos de vidro sodo cálcico revestidos com molibdênio750 nm de espessura camada de molibdênio pulverizada
Cuvetas de fluorescência de quartzoSigma AldrichZ80307310 mm por 10 mm, 4 lados polidos com tampa de rosca
UV-Vis-NIREspectrômetro Perkin Elmer Lambda 1050com módulo detector 3D WB
3810001 EDAXPL Horiba FL3-21tau Espectrofotômetro de Fluorescência

Referências

  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.

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Reimpressões e permissões

Etiquetas

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