En enkel protokol til fremstilling af reducerede graphene oxid hjælp synligt lys og plasmoniske nanopartikel beskrives.
Foreliggende arbejde viser den enkle, kemisk fri, hurtig og energieffektiv metode til at producere reduceret graphene oxid (r-GO) opløsning ved stuetemperatur under anvendelse af synligt lys bestråling med plasmoniske nanopartikler. Den plasmoniske nanopartikel bruges til at forbedre reduktionen effektivitet GO. Det tager kun 30 minutter ved stuetemperatur ved at belyse opløsningerne med Xe-lampe, kan R-GO løsninger opnås ved helt at fjerne guld nanopartikler ved simpel centrifugeringstrin. De sfæriske guld nanopartikler (AuNPs) sammenlignet med de andre nanostrukturer er den mest velegnede plasmoniske nanostruktur for r-GO forberedelse. Den reducerede graphene oxid fremstillet under anvendelse af synligt lys og AuNPs var lige så kvalitativt som kemisk reduceret graphene oxid, som blev støttet af forskellige analytiske teknikker såsom UV-Vis spektroskopi, Raman spektroskopi, pulver XRD og XPS. Den reducerede graphene oxid forberedt med synligt lys viser fremragende quenching egenskaber over fluorescent molekyler ændret ssDNA og fremragende fluorescens opsving for mål-DNA påvisning. R-GO fremstilles ved genvundne AuNPs findes at være af samme kvalitet med den af kemisk reduceret r-GO. Anvendelsen af synligt lys med plasmoniske nanopartikel viser godt alternativ metode til r-GO syntese.
Den første udviklede Scotch-tape metode 1 og kemisk dampaflejring 2 var fremragende metoder til at producere den uberørte tilstand af en graphene, men i stor skala graphene syntese eller graphene lagdannelse på overfladen med bredt område er blevet betragtet som en vigtig begrænsning af tidligere fremgangsmåder. 3 En af mulig løsning til store r-GO syntese vil være våd-kemiske syntesemetode som først kræver reaktionerne med stærke oxidationsmidler, omfattende fysisk behandling såsom sonikering at producere GO ark, og endelig reduktionen af oxygen funktionaliteter sådanne som hydroxy, epoxid og carbonylgrupper i GO er afgørende for at genvinde sin oprindelige fysiske egenskaber. 4 meste blev reduktionen af GO udføres med enten kemisk metode under anvendelse af hydrazin eller dets derivater 5 eller ved termisk behandlingsmetode (550-1,100 ° C) i et inert eller reducerende atmosfære. 6
jove_content "> Disse processer kræver de giftige kemikalier, lange reaktionstid og høj temperatur, som øgede den samlede energibehov for r-GO-syntese. 7. Mens foto-bestråling af reduktion processer såsom UV-induceret, 8 foto-termisk proces ved hjælp af en pulserende xenon flash, 9 pulserende laser assisteret 10 og foto-termisk opvarmning med kamera flash lys 11 er også blevet rapporteret for udarbejdelsen af r-GO. Generelt er den lave virkningsgrad på foto-inducerede metoder udbredes til brugen af UV eller pulserende laser bestråling, der kan levere høj fotonenergi. Den lave fotonenergi af synligt lys begrænser dets anvendelse og ikke tiltrukket meget for r-GO-syntese. Fremragende lys absorption egenskaber af plasmoniske nanopartikler i de synlige og / eller NIR-regioner kan i høj grad forbedre de nuværende ulemper af anvendelsen af synligt lys for r-GO-syntese. 12,13 milde reaktionsbetingelser, kort reaktionstid og begrænset anvendelse af giftige lmemicals kunne gøre det synlige lys inducerede plasmon bistået fotokatalytisk reduktion af GO som en nyttig alternativ metode.I foreliggende fremgangsmåde beskriver vi en effektiv og enkel r-GO syntesemetode ved anvendelse plasmoniske nanopartikler og synligt lys. Reaktionsforløbet blev fundet at være stærkt afhængig af strukturerne af plasmoniske nanopartikler såsom sfæriske guld nanopartikler (AuNPs), guld nanorods (AuNRs), og guld nanostars (AuNSs). Anvendelsen af AuNPs viste den mest effektive reduktion af GO og nanopartiklerne er let aftagelige og genanvendelige til gentagen brug (figur 1). R-GO syntetiseres under anvendelse af synligt lys og AuNPs viste næsten lige kvalitet sammenlignet med r-GO fremstilles ved velkendte kemiske metode (hydrazin) som påvist ved anvendelse af forskellige analytiske målinger og fluorescens quenching / nyttiggørelse baseret DNA påvisningsmetode.
Synligt lys bestråling på GO opløsning i 30 minutter med guld nanopartikler (AuNPs, AuNSs & AuNRs) viste de hurtige farveændringer fra lysegul-brun til sort farve (figur 1). For at opnå meget rent R-GO produkt i højt udbytte, er der to vigtige faktorer skal følge. Den ene er anvendelsen af AuNPs som en effektiv katalysator plasmoniske, da AuNPs kraftigt kan absorbere synligt lys blandt andre strukturer (dvs., AuNRs, AuNSs). En anden er anvendelsen af nanostørrelse GO opløsnin…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af Grundforskningsfonden Korea (2013R1A1A1061387) og KU-KIST forskningsfond.
Cy3 modifeid ssDNA | IDT(Iowa, USA) | HPLC purified by IDT | |
Gold nanoparticles (30 nm) | Ted Pella, Inc(Redding, CA, USA). | 15706-20 | colloidal solution |
4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethane sulfonic acid (HEPES) (99.5%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7365-45-9 | |
Gold(III)Chloride Hydrate (99.999%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 27988-77-8 | strongly hygroscopic |
Sodium Borohydride (99.99%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 16940-66-2 | |
Hexadecyltrimethylammonium bromide (≥99%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 57-09-0 | |
L-Ascorbic Acid(≥99.0%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 50-81-7 | |
Sodium Chloride (99.5%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7647-14-5 | |
Silver Nitrate (≥99.0%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7761-88-8 | |
Graphite | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7782-42-5 | |
Sulfuric acid | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7664-93-9 | |
Phophoric acid | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7664-38-2 | |
Potassium permanganate | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7722-64-7 | |
Hydrogen peroxide | JUNSEI | 23150-0350 | |
Ammonium hydroxide | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 1336-21-6 | |
Xe-lamp | Cermax, Waltham, USA | ||
NIR Laser | Class-IV, Sanctity Laser, Shanghai, China | 6W (output power) | |
UV-Vis spectrophotometer | S-3100, SINCO, South Korea | ||
Transmission Electron Microscopy | H-7650, Hitachi, Japan | ||
Spectro Fluorometer | Jasco FP-6500, Tokyo, Japan | ||
X-ray Photoelectron Spectrometer | AXIS–NOVA, KRATOS Inc., UK |