Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Engineering

Synligt ljus Induced Minskning av grafenoxid Använda plasmoniska nanopartiklar

doi: 10.3791/53108 Published: September 22, 2015

Summary

Ett enkelt protokoll för framställning av reducerat grafen oxid med användning av synligt ljus och plasmoniska nanopartikel beskrivs.

Abstract

Föreliggande arbete visar den enkla, kemiska fria, snabb och energieffektiv metod för att framställa reducerat grafen oxid (r-GO) -lösning vid RT med användning av synligt ljus bestrålning med plasmoniska nanopartiklar. Den plasmoniska nanopartiklar används för att förbättra reduktionseffektiviteten av GO. Det tar bara 30 minuter vid RT genom att belysa de lösningar med Xe-lampa, kan r-GO lösningar erhållas genom att helt ta bort guldnanopartiklar genom en enkel centrifugeringssteg. De sfäriska guldnanopartiklar (AuNPs) jämfört med de andra nanostrukturer är den mest lämpliga plasmoniska nanostruktur för r-GO beredning. Den minskade grafenoxid ställdes med användning av synligt ljus och AuNPs var lika kvalitativ som kemiskt reducerade grafenoxid, som stöddes av olika analysmetoder såsom UV-Vis-spektroskopi, Raman-spektroskopi, pulver XRD och XPS. Den minskade grafenoxid framställd med synligt ljus visar utmärkta släckegenskaper över fluorescent molekyler modifieras på ssDNA och utmärkt fluorescens återhämtning för mål-DNA upptäckt. R-GO ställas genom återvunna AuNPs befinns vara av samma kvalitet med den hos kemiskt reducerade r-GO. Användningen av synligt ljus med plasmoniska nanopartikel demonstrerar bra alternativ metod för r-GO-syntes.

Introduction

Den första utvecklade scotch-tape baserad metod 1 och kemisk ångavsättning 2 var utmärkta metoder för att producera den orörda tillståndet hos en grafen, men den storskaliga grafen syntes eller grafenlager bildas på ytan med stort område har ansetts som en viktig begränsning av tidigare metoder. 3 En av möjlig lösning för storskalig r-GO syntes blir våt-kemiska syntesmetod som först kräver reaktionerna med starka oxidanter, omfattande fysisk behandling såsom sonikering att producera GO blad, och slutligen minska syre funktioner sådana såsom hydroxi, epoxid och karbonylgrupper i GO är nödvändig för att återfå sina ursprungliga fysiska egenskaper. 4 Mestadels var reduktionen av GO utförs med antingen kemisk metod med användning av hydrazin eller dess derivat 5 eller genom värmebehandling metod (550-1,100 ° C) i en inert eller reducerande atmosfär. 6

jove_content "> Dessa processer kräver giftiga kemikalier, lång reaktionstid och hög temperatur som ökade det totala energibehovet för r-GO syntes. 7 Medan foto bestrålning reduktionsprocesser, såsom UV-inducerad, 8 foto termisk process med hjälp av en pulsad xenon flash, 9 pulsad laser assisterad 10 och foto termisk uppvärmning med kamerablixtar 11 har också rapporterats för framställning av r-GO. I allmänhet låg omvandlingseffektivitet av fotoinducerade metoder vidare till användning av UV- eller pulsad laserbestrålning som kan leverera hög fotonenergi. Den låga foton energi synligt ljus begränsar dess användning och inte lockat mycket för r-GO syntes. Utmärkta ljusabsorberande egenskaper plasmoniska nanopartiklar i det synliga och / eller NIR regionerna kan avsevärt förbättra de nuvarande nackdelarna av användningen av synligt ljus för r-GO-syntes. 12,13 Milda reaktionsbetingelser, kort reaktionstid och begränsad användning av giftigt lmemicals skulle kunna göra det synliga ljuset inducerade plasmon assisterad fotokatalytisk reduktion av GO som ett användbart alternativ metod.

I föreliggande metod, beskriver vi en effektiv och enkel re-GO syntetisk metod med användning plasmoniska nanopartiklar och synligt ljus. Reaktions framsteg visade sig vara starkt beroende av strukturerna för plasmoniska nanopartiklar såsom sfäriska guldnanopartiklar (AuNPs), guld nanostavar (AuNRs), och guld nanostars (AuNSs). Användningen av AuNPs visade den mest effektiva minskningen av GO och nanopartiklarna är lätta att avlägsna och återvinna för upprepad användning (fig 1). R-GO syntetiseras med användning av synligt ljus och AuNPs visade nästan samma kvalitet jämfört med r-GO ställas genom välkända kemiska metoden (hydrazin) vilket framgår av användning av olika analys mätningar och fluorescensutsläckning / återhämtning baserad DNA detektionsmetod.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Beredning av prekursor

  1. Framställning av grafenoxid (GO):
    1. GO Förberedelser Användning modifierad Hummer metod 14
      1. Lägg 3,0 g av grafitflingor till en blandning av koncentrerad H 2 SO 4 / H 3 PO 4 (360: 40 ml) vid rumstemperatur. (Obs: Särskild försiktighet måste iakttas vid användning av starka syror H 2 SO 4 och H 3 PO 4.)
      2. Lägg KMnO 4 (18,0 g) långsamt under omrörning och kylning i ett isbad för att bibehålla temperaturen hos reaktionsblandningen vid <35 ° C. (Lösningen blir klibbiga med ökad reaktionstid, måste använda rätt metod för att upprätthålla en effektiv omrörning.) (Obs: Särskild försiktighet måste iakttas under tillsats KMnO 4 på grund av exoterm reaktion.)
      3. Rör om under 12 h vid 50 ° C och kyl sedan till RT och hälla reaktionsblandningen på is (400 ml) innehållande 30% H2O 2 (3 ml).
      4. Filtrera reaction blandningen med användning av en metall US standard testning sikt (300 | im) för avlägsnande av oreagerad grafit och centrifugera filtratet (4722 xg hastighet under 2 h) för att avlägsna supernatanten.
      5. Upprepa centrifugeringssteget med 200 ml vatten, 200 ml 30% -ig HCl, 200 ml etanol och destillerat vatten igen tills lösningens pH håll vid 5,0-6,0.
      6. Lyofilisera de slutliga lösningarna för framställning av ett fluffigt GO pulver.
      7. För att göra nanostorlek GO lösning: lös 20 mg GO pulver i 40 ml trippeldestillerat vatten (> 18 MQ), och sedan exfoliera vid långvarig sonikering (35% amplitud, 500 W, 2 h) tills hela storleksfördelningen blir under 150 nm, centrifugera sedan två gånger (10.625 xg hastighet, 15 min) för att avlägsna fällningar (un-exfolierat stora GO ark).
  2. Framställning av plasmoniska nanopartiklar
    1. Framställning av AuNPs
      1. Citrat-stabiliserad sfärisk form guld nanopartiklar (AunPs, OD = 1,0) av 30 nm partiklar storlek användes för r-GO reduktion.
    2. Framställning av AuNRs 15
      1. Bered fröet lösningen genom tillsats av en nyberedd 0,6 ml iskall lösning av NaBH4-lösning (0,01 M) i en vattenblandningslösning komponera av 0,25 ml HAuCl 4 (0,01 M) och 9,75 ml cetyltrimetylammoniumbromid (CTAB, 0,1 M ).
      2. Rör om den erhållna blandningen kraftigt under 0,5 min och sedan hålla den vid 28 ° C under 3 h.
      3. Förbered tillväxtlösningen genom blandning 475 ml CTAB (0,1 M), 3 ml av AgNOs 3 (0,01 M) och 20 ml av HAuCl 4 (0,01 M).
      4. Tillsätt sedan nyframställd 3,2 ml askorbinsyra (0,01 M) till blandningen följt av tillsats av 0,8 ml av en vattenlösning av HCl (1,0 M) lösning.
      5. I det sista steget till 3,2 ml av utsäde lösningen för tillväxten lösningen vid 28 ° C och utsätta reaktionsblandningen till snabb inversion i några sekunder. Slutligen, keep den erhållna blandningen ostörd under minst 6 timmar.
      6. Analysera framställda AuNRs med UV-Synlig spektroskopi för absorptionsmaxima (λ max) och TEM-analys (typiskt λ max och aspektkvoten befanns vara 730 nm och 3,5, respektive).
    3. Framställning av AuNSs 16
      1. Bered vattenhaltig förrådslösning av 4- (2-hydroxietyl) -1-piperazinetansulfonsyra (HEPES) med koncentration av 100 mM och justera pH till 7,4 vid 25 ° C genom tillsats av 1,0 M NaOH-lösning.
      2. Blanda 20 ml fosfatbuffert (100 mM) med 30 ml av 2- [4- (2-hydroxietyl) -1-piperazinyl] etansulfonsyra (100 mM).
      3. Tillsätt sedan 500 | il av guld (III) klorid-trihydrat (20 mM) till ovanstående blandning och hålls vid 28,5 ° C i 30 min i vattenbad. Lösning ändrar färg från ljusgul till grönblå efter 30 minuter kunde observeras.
      4. Centrifugera lösningen vid 8928 x g hastighet under 30 min och dispergerafällningarna i destillerat vatten.
      5. Slutligen, analysera förberedda AuNSs med UV-synlig spektroskopi för absorptionsmaxima (λ max) och TEM-analys för partikelstorlek bekräftelse som visar sig vara 740 nm och 30 nm, respektive.

2. Framställning av r-GO Använda synligt ljus och AuNPs

  1. Tillsätt 1 ml plasmoniska nanopartiklar (Abs 1,0 vid 520 nm för AuNPs, Abs 1.0 vid 750 nm för AuNRs och Abs 1,0 vid 730 nm för AuNSs, respektive) och 100 ul av ammoniumhydroxid (28%, vikt / vol%) till 10 ml av GO-lösning (OD 1,0 vid 230 nm, 0,125 mg ml -1) placerades i en Pyrex-glasreaktor utrustad med en vattencirkulationsmantel.
  2. Bestråla blandningen med Xe-lampa (effekttäthet av 1,56 W cm -2) under 30 min med vattencirkulationen genom vatten-cirkulerande manteln för att hålla temperaturen vid 25 ° C och sedan centrifugera lösningen vid 10.625 x g hastighet under 15 min tillta bort guldnanopartiklar.
  3. Ta supernatanten innehållande den förberedda r-GO att analysera med UV-Visible spektrofotometer (r-GO ska visa utmärkande absorptionsband vid 270 nm) i intervallet 200-900 nm.

3. Mål DNA Detection Använda r-GO Solution 17

  1. För fluorescensdämpning, tillsätt 20 pl 10 -6 M Cy3-modifierat ssDNA (5'-ATC CTT ATC AAT ATT TAA CAA TAA TCC CTC-Cy3-3 ') in GO eller r-GO-lösning innehållande 25 pl av GO (0,125 mg ml -1) eller r-GO (0,125 mg ml -1) i 1,955 ^ il 0,3 M PBS-lösning (10 mM fosfatbuffert, 0,3 M NaCl) och inkubera under 10 min vid RT.
  2. Mät fluorescensintensiteten hos dessa prover med spektrofluorometer (λ ex = 529 nm).
  3. För Target Detection, tillsätt 200 | il måloligonukleotid lösning (5'GAG GGA TTA TTG TTA AAT ATT GAT AAG GAT- 3 ') i tre olika koncentrationer (10 -6 </ sup> M, 10 -7 M, 10 -8 M) för GO eller r-GO-lösning innehållande 20 pl 10 -6 M ssDNA-Cy3, 25 | il GO eller r-GO (0,125 mg ml -1) och 1,755 il 0,3 M PBS för fluorescens återhämtning experiment. 17
    Anmärkningar:
    Ljuskällor & Reactor
    Synligt ljus (400-780 nm) källa. Synligt ljus bestråla genom Pyrex glasreaktor (fönsterdiameter = 1,1 cm) innehållande GO lösning med hjälp av Xe lampa (1,56 W / cm2 effekt). Den fotonenergi som appliceras på reaktorn beräknas vara 4,8 x 10 21 fotoner per minut (Figur 2A-2C).
    Nära infraröda (NIR) laser. NIR laser (fönsterdiameter = 13,2 cm) med effekttäthet på 0,36 W / cm 2, och arbetsvåglängd av 808 nm har använts som källa för nära infrarött ljus för GO reduktionsreaktioner (Figur 2E). Fotonenergin beräknas vara 2,43 x 10 21 fotoner per minut.
    Reactor: Pyrex glasreaktor (fönsterdiameter = 1,1 cm; reaktionsvolym = 10 ml) utrustad med en vattencirkulationsmantel används för både synligt ljus och NIR-ljus bestrålas GO reduktionsreaktioner (figur 2f).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 visar det övergripande system för synligt ljus och plasmoniska nanopartikel baserad r-GO reduktionsreaktion. Figur 2 visar den instrumentella inställningar för reaktionerna. Efter reaktion, krävs det centrifugeringssteget för att ta bort den använda fotokatalysatorn (AuNSs, AuNRs eller AuNPs) såsom visas i fig 3A. Den HRTEM analys visar fullständigt avlägsnande av nanopartiklar i supernatanten (r-GO) (figur 3B), vilket också är möjligt att bekräfta med UV-Synlig analys såsom visas i fig 3C, absorptionsbandet runt 500-800 nm från R -GO och nanopartikel blandningslösningen försvann efter centrifugeringssteg indikerar fullständigt avlägsnande av plasmoniska nanopartiklar i r-GO produkt. De strukturella förändringarna i r-GO har analyserats av XRD-teknik. Försvinnande av GO-topp vid 10,2 tydligt bildningen av r-GO, såsom visas i figur 4A. D / Gintensity förhållanden (I ^ / I G) av GO och r-GO framställts genom en kemisk metod eller en Ijusinducerad metod utan eller med NP (AuNRs, AuNPs och AuNSs) mättes genom Raman-analys såsom visas i figur 4B. Bildningen av r-GO bekräftades mera kvantitativt genom att jämföra C / O-förhållanden i XPS-analys mellan prover såsom visas i fig 5. Genom att dela area% av kol (C) med området% av syre (O), C / O förhållanden av den preparerade r-GO kunde beräknas, desto högre antal C / O-förhållandet indikerar högre grad av reducerat tillstånd av r-GO. Såsom visas i fig 5, C / O-förhållandet av GO, r-GO (reduceras kemiskt med hydrazin), r-GO (synligt ljus endast), och r-GO (synligt ljus och plasmoniska nanopartikel) var 1,95, 4,81, 3,74 och 5,19. Dessa resultat visar användbarheten av synligt ljus och plasmoniska nanopartikelbaserad metod för beredning av r-GO.

Den fluorescenssläckande effektivitet och recovery för mål-DNA detektering har utförts för att visa möjligheterna med r-GO för bioapplikationer. Figur 6A är det sammanfattande fluorescensemissionsspektra för Cy3-modifierat DNA efter inkubation med GO, r-GO lösningar i 0,3 M PBS, den minskad intensitet anger effektiv släckning effektivitet GO, r-GO. R-GO förberedda med AuNPs och synligt ljus visade den mest effektiva släckningseffektivitet. När Cy3-modifierat DNA bundet med mål-DNA (antrax-DNA i detta dokument), kan Cy3-modifierade DNA bildar duplex och separeras från R-GO ark, som resulterar i fluorescens återhämtning (Figur 6B). Det antages, att den behandlade r-GO använder synligt ljus och plasmoniska nanopartikel visar så bra som de fysikaliska egenskaperna hos kemiskt reducerade r-GO (Figur 6).

Figur 1
Figur1. Reaktionsschema för r-GO-syntes. Schematisk beskrivning av r-GO-syntes med användning av plasmoniska nanopartiklar och synligt ljus. (Åter ut med tillstånd från ref. 13) Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 2
Figur 2. Reaktorn och ljuskällor för r-GO beredning. Fotografierna av (A) reaktor med vattencirkulationsmantel i lådan försedd med ljuskälla för synligt ljus (Xe lampa), (B) förstorade bilder av reaktor, (C) hål för att vägleda synligt ljus i reaktorn, (D) spektrumet av synligt ljus från Xe-lampa, (E) NIR laser med reaktionsapparat, (F) sidovyn av reaktor (Pyrex, vinner dow diameter = 11 mm). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3. Fotografier, HR-TEM-bilder och UV-Vis-spektrum av r-go. (A) Fotografier av r-GO, r-GO + AuNPs, r-Go + AuNRs, r-GO + AuNSs lösning före och efter centrifugering, (B) HR-TEM-bilder av r-GO-lösning och fällningar, (C), UV-Vis-spektra av r-GO + AuNPs blandning, r-GO + AuNRs blandning, och r-GO + AuNSs blandning före och efter centrifugering. (Åter ut med tillstånd från ref. 13) Klicka här för att se en större version av denna siffra.

s "> Figur 4
Figur 4. Kvalitativ analys av GO och r-GO förberedda (A) XRD-data.; (B) Raman-spektra för GO och r-GO framställts genom ett kemiskt förfarande och en Ijusinducerad metod med eller utan AuNPs, AuNRs och AuNSs. (Åter ut med tillstånd från ref. 13) Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5
Figur 5. XPS-analys av r-GO. XPS-analys av GO-lösning (A), r-GO lösningar framställda med kemisk metod (B) och Ijusinducerad metoden utan AuNPs (C) eller med AuNPs (D). (Åter ut med tillstånd från ref. 13)ve.com/files/ftp_upload/53108/53108fig5large.jpg "target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 6
. Figur 6. Fluorescens härdning och fluorescens återhämtning analys (A) fluorescensdämpning av ssDNA-Cy3 använder GO och r-GO reduceras kemiskt eller produceras med synligt ljus och plasmoniska nanopartiklar, (B) fluorescens återhämtning användning av varierande koncentrationer av mål-DNA (10 - 7 M, 10 -8 M och 10 -9 M). Data är medelvärden ± standardavvikelser, N = 4. (Åter ut med tillstånd från ref. 13) Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Synligt ljus bestrålning på GO-lösning under 30 min med guldnanopartiklar (AuNPs, AuNSs & AuNRs) uppvisade den snabba ändrar färg från ljust gulbrun till svart färg (figur 1). För att erhålla högren r-GO produkt i högt utbyte, det finns två viktiga faktorer måste följa. En är användningen av AuNPs som ett effektivt plasmoniska katalysator, eftersom AuNPs starkt kan absorbera synligt ljus bland andra strukturer (dvs AuNRs, AuNSs). Ett annat är användningen av nanostorlek GO lösning för erhållande av nanopartikel-fri högren r-GO produkt. De använda plasmoniska nanopartiklar som en fotokatalysator bör tas bort helt, vilket är lätt att uppnå genom att tillämpa enkla centrifugeringssteg vid 10.625 xg hastighet under 15 minuter. Men att göra detta, det stora arkstorlek av r-GO (> 500 nm) kan centrifugeras ned med guld nanopartiklar som leder till den stora förlusten av produkten (r-GO). Därför, med hjälp nanostorlek GO-lösning (genomsnittlig arkstorlek <150-200 Nm) är mycket viktigt, eftersom nanostorlek r-GO är inte möjligt att centrifugeras ned användning av en sådan vanliga centrifugeringsbetingelser (dvs. 10.625 x g hastighet under 15 min).

Därför användningen av AuNPs och användning av nanostorlek GO lösning är kritiska faktorer för att erhålla högren r-GO-lösning i ett högt utbyte. För att få pulverform av produkt, är det nödvändigt att utföra ytterligare frystorkningssteg. För att bekräfta den framgångsrika bildningen av r-GO, mätning av UV-spektra kommer att vara en av enkel metod. Den röda skiftet i UV-Vis-spektra från 230 nm till 270 nm är en tydlig indikation på den framgångsrika omvandlingen av GO in r-GO (fig 3C). För att verifiera fullständigt avlägsnande av begagnade guldnanopartiklar, är mätning med UV-Vis och HR-TEM-analys krävs också som visas i figur 3B och 3C.

Försvinnandet av grafit topp vid 26,48 i GO och (001) topp vid en0,2 motsvarar GO i XRD-spektrumet visade den framgångsrika bildandet av r-GO (Figur 4A). GO och r-GO ställas genom en kemisk metod eller en Ijusinducerad metod analyserades kvalitativt genom Raman-spektrometri som visas i figur 4B. D band motsvarande oordnade strukturer och kantplan och G bandet motsvarande beordrade sp 2 bundna kol- uppträdde vid 1,327 cm-1 och 1,590 cm-1, respektive, i Raman-spektrum för GO. 18 D och G band vid 1336 och 1,592 cm -1 var också närvarande i Raman-spektrum för den kemiskt reducerade GO, synligt ljus bestrålas reducerat GO och plasmon assisterad synligt ljus bestrålas reduktion av GO. De D / G intensitetsförhållanden (I D / I G) befanns vara 1,03, 1,13, 1,12, 1,13, 1,13 och 1,13 för GO och r-GO ställas genom ett kemiskt förfarande eller en Ijusinducerad metod utan eller med NP ( AuNRs, AuNPs och AuNSs), respektive. XPSanalys är den mest övertygande och kvantitativ analysmetod för att verifiera en framgångsrik omställning av GO till r-GO produkt. De C / O-förhållanden (baserat på intensiteten hos varje element (kol och syre) befanns vara 1,95, 4,81, 3,74, och 5,19 för GO, r-GO (hydrazin), r-GO (hv endast), och r -GO (hv + AuNPs) respektive (Figur 5).

Den möjliga begränsningen av den nuvarande metoden för r-GO-syntes är den erforderliga ljuskällan såsom Xe-lampa för reaktioner. Men en möjlig, lovande och ultimata lösningen för denna begränsning är att använda solljus som ljuskälla eftersom solen ljus är huvudsakligen sammansatt av UV- och synligt ljus. Men i detta fall är längre belysningstid förväntas bli ett möjligt problem.

Det finns många potentiella tillämpningar av r-GO, är 19-24 en av viktiga egenskaper för bio ansökan fluorescenssläckande effekten av r-GO. I detta protokoll, vibeskrivna enkel tillämpning av användning av r-GO för känslig DNA detektionsschema. Såsom beskrivs resultaten i fig 6, r-GO ställdes med användning av synligt ljus och plasmoniska nanopartiklar uppvisade utmärkta egenskaper för fluorescenssläckning och återhämtning i närvaro av mål-DNA jämfört med r-GO ställas genom kemisk metod (Figur 6B).

I detta protokoll beskrivs vi det enkla syntesmetod för r-GO med hjälp av synligt ljus och dess analysmetod och applikationer. Som diskuterats, kommer framtida ändringar av denna metod är att använda solljus som anses vara den mest miljövänliga energikällor för reaktioner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har inget att lämna ut.

Acknowledgments

Detta arbete stöddes av National Research Foundation of Korea (2013R1A1A1061387) och KU-KIST forskningsfond.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Novoselov, K. S., et al. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science. 306, (5696), 666-669 (2004).
  2. Obraztsov, A. N. Chemical Vapour Deposition Making Graphene on a Large Scale. Nat Nanotechnol. 4, (4), 212-213 (2009).
  3. Choi, W., Lahiri, I., Seelaboyina, R., Kang, Y. S. Synthesis of Graphene and Its Applications A Review. Crit Rev Solid State Mater Sci. 35, (1), 52-71 (2010).
  4. Zhou, Y., et al. Microstructuring of Graphene Oxide Nanosheets Using Direct Laser Writing. Adv Mater. 22, (1), 67-71 (2010).
  5. Stankovich, S., et al. Graphene Based Composite Materials. Nature. 442, (7100), 282-286 (2006).
  6. Becerril, H. A., et al. Evaluation of Solution-Processed Reduced Graphene Oxide Films as Transparent Conductors. ACS Nano. 2, (3), 463-470 (2008).
  7. Wang, X., Zhi, L., Müllen, K. Transparent Conductive Graphene Electrodes for Dye Sensitized Solar Cells. Nano Lett. 8, (1), 323-327 (2007).
  8. Sungjin, P., Ruoff, R. S. Chemical Methods for the Production of Graphenes. Nat Nanotechnol. 4, (4), 217-224 (2009).
  9. Akhavan, O., Ghaderi, E. Photocatalytic Reduction of Graphene Oxide Nanosheets on TiO2 Thin Film for Photoinactivation of Bacteria in Solar Light Irradiation. J Phys Chem C. 113, (47), 20214-20220 (2009).
  10. Huang, L., et al. Pulsed Laser Assisted Reduction of Graphene Oxide. Carbon. 49, (7), 2431-2436 (2011).
  11. Cote, L. J., Cruz-Silva, R., Huang, J. Flash Reduction and Patterning of Graphite Oxide and Its Polymer. Composite. J. Am. Chem. Soc. 131, (31), 11027-11032 (2009).
  12. Wu, T., et al. Surface plasmon resonance-induced visible light photocatalytic reduction of graphene oxide: Using Ag nanoparticles as a plasmonic photocatalyst. Nanoscale. 3, (5), 2142-2144 (2011).
  13. Kumar, D., Kaur, S., Lim, D. K., et al. Plasmon-assisted and visible-light induced graphene oxide reduction and efficient fluorescence quenching. Chem. Commun. 50, (88), 13481-13484 (2014).
  14. Gilje, S., et al. Photothermal Deoxygenation of Graphene Oxide for Patterning and Distributed Ignition Applications. Adv. Mater. 22, (3), 419-423 (2010).
  15. Cote, L. J., Kim, F., Huang, J. Langmuir−Blodgett Assembly of Graphite Oxide Single Layers. J. Am. Chem. Soc. 131, (3), 1043-1049 (2008).
  16. Ming, T., et al. Experimental Evidence of Plasmophores: Plasmon-Directed Polarized Emission from Gold Nanorod–Fluorophore Hybrid Nanostructures. Nano Lett. 11, (6), 2296-2303 (2011).
  17. Xie, J., Lee, J. Y., Seedless Wang, D. I. C. Surfactantless, High-Yield Synthesis of Branched Gold Nanocrystals in HEPES Buffer Solution. Chem. Mater. 19, (11), 2823-2830 (2007).
  18. Ferrari, A. C., Robertson, J. Resonant Raman spectroscopy of disordered, amorphous, and diamond like carbon. Phys. Rev. B. 64, (7), 075414-1-075414-13 (2000).
  19. Tian, J., et al. One–pot green hydrothermal synthesis of CuO–Cu2O–Cu nanorod–decorated reduced graphene oxide composites and their application in photocurrent generation. Catal. Sci. Technol. 2, (11), 2227-2230 (2012).
  20. Liu, S., Tian, J., Wang, L., Sun, X. A method for the production of reduced graphene oxide using benzylamine as a reducing and stabilizing agent and its subsequent decoration with Ag nanoparticles for enzymeless hydrogen peroxide detection. CARBON. 49, (10), 3158-3164 (2011).
  21. Tian, J., et al. Environmentally Friendly, One–Pot Synthesis of Ag Nanoparticle Decorated Reduced Graphene Oxide Composites and Their Application to Photocurrent Generation. Inorg. Chem. 51, (8), 4742-4746 (2012).
  22. Tian, J., et al. Three–Dimensional Porous Supramolecular Architecture from Ultrathin gC3N4 Nanosheets and Reduced Graphene Oxide: Solution Self-Assembly Construction and Application as a Highly Efficient Metal–Free Electrocatalyst for Oxygen Reduction Reaction. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6, (2), 1011-1017 (2014).
  23. Liu, S., et al. Stable Aqueous Dispersion of Graphene Nanosheets: Noncovalent Functionalization by a Polymeric Reducing Agent and Their Subsequent Decoration with Ag Nanoparticles for Enzymeless Hydrogen Peroxide Detection. Macromolecules. 43, (23), 10078-10083 (2010).
  24. Li, H., et al. Photocatalytic synthesis of highly dispersed Pd nanoparticles on reduced graphene oxide and their application in methanol electro–oxidation. Catal. Sci. Technol. 2, (6), 1153-1156 (2012).
Synligt ljus Induced Minskning av grafenoxid Använda plasmoniska nanopartiklar
Play Video
PDF DOI

Cite this Article

Kumar, D., Lee, A. R., Kaur, S., Lim, D. K. Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle. J. Vis. Exp. (103), e53108, doi:10.3791/53108 (2015).More

Kumar, D., Lee, A. R., Kaur, S., Lim, D. K. Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle. J. Vis. Exp. (103), e53108, doi:10.3791/53108 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter