Introduction
La fotocatalisi presenta una soluzione interessante e promettente per la produzione di energia rinnovabile e altre applicazioni ambientali, quali il trattamento delle acque e la depurazione dell'aria 1-3. scissione dell'acqua, trainata da energia solare, potrebbe essere una fonte di combustibile a idrogeno pulito e rinnovabile; Tuttavia, nonostante decenni di ricerca, sistemi che sono sufficientemente stabile ed efficiente per l'uso pratico non sono ancora stati realizzati.
Sia photodeposition e fotocatalisi semiconduttori mediata basano sullo stesso meccanismo di separazione foto-generati coppie elettrone-lacuna e li guida verso la superficie dove possono avviare reazioni redox. Le somiglianze tra questi due processi fanno photodeposition uno strumento sintetico attraente per il settore della fotocatalisi 4-6. Questo metodo è prevista per la produzione di fotocatalizzatore a frontiere nuove e inesplorate. Si potrebbe potenzialmente offrire un controllo incontaminato sopra la disposizione spazialedelle diverse componenti in un eterostrutture, e far avanzare la capacità di costruire sofisticati sistemi di nanoparticelle. In definitiva il metodo ci porterà un passo avanti verso la realizzazione di un fotocatalizzatore efficiente per la conversione diretta solare-a-combustibile di energia.
Abbiamo studiato la crescita di IRO 2 come un co-catalizzatore, come è noto per essere un catalizzatore efficace per ossidazione dell'acqua 7-11. Una struttura sintonizzabile del quantum dot (CdSe) incorporato in un'asta (solfuro di cadmio) 12,13 è stato usato come il nostro fotocatalizzatore substrato 14,15. Attualmente è indeterminato se la via ossidativa avviene attraverso una via mediata, o da un attacco diretto buco. Qui, la nostra conoscenza e il controllo sui fori fotogenerati nel eterostruttura semiconduttori possono essere sfruttate per uno studio meccanicistico di reazioni di ossidazione. Ciò è reso possibile dall'architettura substrato, che facilita la localizzazione di fori confinati 16,17 e la formazione di undistinta sito di reazione di ossidazione sull'asta. L'uso di materiali nanoscala con carrier carica localizzata può essere sfruttata per studi meccanicistici di reazioni redox per semplice esame dei prodotti. In questo modo photodeposition può essere utilizzato come sonda unica di entrambi i percorsi di reazione di riduzione e di ossidazione. Questo è un esempio di nuove ed entusiasmanti possibilità offerte dalla combinazione di photodeposition e all'avanguardia sintesi colloidale 18-20.
La ricerca per sviluppare un fotocatalizzatore efficiente per la scissione dell'acqua e la conversione di energia rinnovabile è diventata una spinta importante all'interno della comunità dei materiali. Questo ha stimolato interesse mondiale in CdS, che è noto per essere altamente attivo per la produzione di idrogeno, anche se è ostacolata da instabilità fotochimica. Il nostro lavoro qui tratta il tallone d'Achille del materiale. Iro 2 decorato CdSe @ CdS aste dimostrano notevole stabilità fotochimica sotto illuminazione prolungata in puroacqua.
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Protocol
1. Sintesi di Quantum Dots 21
- Preparazione di TOP: Se Precursore
- Combinare 58 mg di Se polvere con 0,360 g di Tri-n-octylphosphine (TOP) in una fiala con un setto.
- Sonicare TOP: miscela Se fino a quando non è chiaro, senza solidi.
- Sintesi di CdSe
- Combinare 3,0 g di ossido trioctylphosphine (TOPO), 280 mg n-octadecylphosphonic acido (ODPA), e 60 mg CdO con di 3 mm x 8 mm barra cilindrica agitazione in un pallone da 25 ml a 3 girocollo fondo dotato di una termocoppia (inserito nel un adattatore di vetro personalizzato), un condensatore a riflusso con un T-giunto (collo centrale), e un setto di gomma. Montare tutti i giunti vetro-vetro con grasso per vuoto ad alta temperatura. Collegare il T-giunto ad una linea Schlenk su un'estremità che può essere commutato tra un gas inerte pulito e vuoto, mentre collegando l'altra estremità ad un gorgogliatore.
Attenzione: CdO è molto tossico e deve essere valutato e aggiunto al pallone a fondo tondo all'interno di env chiusaironment come ad esempio un vano portaoggetti. - Mettere l'apparato pallone a fondo tondo in un mantello di riscaldamento, e spurgare con gas inerte.
- Riscaldare i solidi nel pallone a fondo rotondo da 150 ° C, avendo cura di iniziare mescolando energicamente volta i composti sciolgono (circa 60-80 ° C). Al fine di evitare il superamento della temperatura obiettivo, riscaldare a 100 ° C e poi a 150 ° C una volta che la velocità di riscaldamento rallenta o stabilizza.
- Degassare la miscela sotto vuoto (a 150 ° C) per almeno 1 ora mentre ancora agitazione. Assicurarsi che il T-comune non è aperto al gorgogliatore o l'olio sarà ottenere risucchiato nel pallone e la linea Schlenk. Quando si passa da gas a vuoto fare attenzione alla transizione lentamente per evitare più di un punto d'ebollizione a rotazione.
- Riempire il pallone con gas inerte (e continuano a fluire gas sul campione) e aumentare la temperatura a 350 ° C. La soluzione dovrebbe diventare chiaro come si riscalda, e solidi in eccesso sul muro pallone può essere raccolti da un attento vorticoso del pallone. Iniettare 1,5 g di TOP nel pallone attraverso il setto. Lasciare che la temperatura della soluzione si stabilizzi prima di procedere.
Nota: cercare di minimizzare la quantità di aria / umidità iniettato mantenendo il TOP in una fiala setti in atmosfera inerte, e iniettare il più rapidamente possibile. - Iniettare tutta la TOP: miscela Se (preparata nella sezione 1.1) nel pallone il setto, utilizzando una vasta ago per iniettare il TOP: Se il più rapidamente e più uniforme possibile.
- Lasciate che la reazione procede per il tempo desiderato, e rimuovere dal mantello di riscaldamento.
- Per molto piccoli semi togliere dal fuoco poco prima di iniettare. Per i semi più grandi togliere il pallone dal fuoco immediatamente dopo l'iniezione TOP: Se o dopo aver atteso fino a 3 min. Longer risultato in semi più grandi aspettare.
- Lasciare la reazione raffreddare a circa 100 ° C e iniettare circa 5 ml di toluene degasato. Trasferire la soluzione in una fiala sotto atmosfera inerte per la pulizia.
NoTE: Per semplificare questo processo 10 ml di toluene possono essere collocati in un flaconcino da 20 ml con setti sotto costante flusso di gas inerte. Utilizzare circa metà di questa toluene per iniettare nella miscela di raffreddamento, e poi trasferire la miscela raffreddata di nuovo in questo flaconcino. - Pulizia dei semi
- Mettere la soluzione in una provetta da centrifuga da 50 ml.
- Aggiungere metanolo (circa 5 ml) per far precipitare i semi dalla miscela di toluene.
- Centrifugare a 3.400 g per 5 min.
- Decantare surnatante limpido e ri-sciogliere il precipitato in toluene (5-10 ml).
- Ripetere i passaggi 1.2.10.2 attraverso 1.2.10.4 almeno tre volte in totale.
- Diluire una piccola aliquota dei semi in toluene per misurare l'assorbanza UV-visibile (UV-Vis) tra 350-800 nm. Utilizzare i picchi per determinare la concentrazione e la dimensione dei semi CdSe come descritto in letteratura 22.
- Combinare 3,0 g di ossido trioctylphosphine (TOPO), 280 mg n-octadecylphosphonic acido (ODPA), e 60 mg CdO con di 3 mm x 8 mm barra cilindrica agitazione in un pallone da 25 ml a 3 girocollo fondo dotato di una termocoppia (inserito nel un adattatore di vetro personalizzato), un condensatore a riflusso con un T-giunto (collo centrale), e un setto di gomma. Montare tutti i giunti vetro-vetro con grasso per vuoto ad alta temperatura. Collegare il T-giunto ad una linea Schlenk su un'estremità che può essere commutato tra un gas inerte pulito e vuoto, mentre collegando l'altra estremità ad un gorgogliatore.
2. Sintesi di seminato Rods 21
- Preparazione di TOP: S Precursore
- Combinare 1,2 g di S con 15 g di TOP in un flaconcino con un ancoretta.
- Mescolare fino a chiaro senza solidi (di solito almeno 24 ore).
- Misurare 0,62 g di questa miscela in una fiala con un setto.
- Preparazione di TOP: CdSe Precursore
- Misurare il volume appropriato di semi CdSe dal punto 1 (sulla base di picco UV-Vis) in un flacone con un setto.
Nota: Per una concentrazione calcolata di 5x10 -5 con 2,25 semi Nm (entrambi i valori calcolati dalla UV-Vis spettri 22), utilizzare 300 ml di soluzione. - Si evapora il toluene utilizzando una linea di vuoto finché i semi sono asciutti. Non lasciare sotto vuoto per più di 5-10 minuti una volta asciutto, in quanto questo può degradare la qualità dei semi.
- Ridisciogliere tutti i semi essiccati in 0,5 g di TOP.
- Misurare il volume appropriato di semi CdSe dal punto 1 (sulla base di picco UV-Vis) in un flacone con un setto.
- Sintesi di CdSe @ Cd
- Combinare 60 mg di acido propylphosphonic (PPA), 3,35 g TOPO, 1.080 g ODPA, e 230 mg CdO con di 3 mm x 8 mm barra cilindrica stir in una beuta da 25 ml a 3 colli a fondo rotondo dotato di una termocoppia (inserito in un adattatore di vetro personalizzato), un condensatore a riflusso con un T-giunto (collo centro ), e un setto di gomma. Montare tutti i giunti vetro-vetro con grasso per vuoto ad alta temperatura. Collegare il T-giunto ad una linea Schlenk su un'estremità che può essere commutato tra un gas inerte pulito e vuoto, mentre collegando l'altra estremità ad un gorgogliatore.
Attenzione: CdO è molto tossico e deve essere valutato e aggiunto al fondo rotondo all'interno di un ambiente chiuso, come un vano portaoggetti. PPA è regolato in alcuni paesi e può essere sostituita da acido butylphosphonic (BPA, 72 mg) o acido hexylphosphonic (HPA, 80 mg), anche se BPA e HPA comportano di aste più brevi. - Mettere l'apparato pallone a fondo tondo in un mantello di riscaldamento, e spurgare con gas inerte.
- Scaldare i solidi nel pallone a fondo tondo a 120 ° C, avendo cura di iniziare a mescolare vigorosamente una volta che il componends melt (circa 60-80 ° C). Al fine di evitare il superamento della temperatura obiettivo, riscaldare a 90 ° C e poi a 120 ° C una volta che la velocità di riscaldamento rallenta o stabilizza.
- Degassare la miscela sotto vuoto (a 120 ° C) per almeno hr ½ mentre ancora agitazione.
- Assicurarsi che il T-comune non è aperto al gorgogliatore o l'olio sarà ottenere risucchiato nel pallone e la linea Schlenk. Quando si passa da gas a vuoto fare attenzione alla transizione lentamente per evitare più di un punto d'ebollizione a rotazione. Utilizzare una trappola a freddo con azoto liquido (LN 2) per un vuoto migliore.
- Riempire il pallone con gas inerte (e continuano a fluire gas sul campione) e aumentare la temperatura a 320 ° C. La soluzione dovrebbe diventare chiaro come si riscalda, e solidi in eccesso sul muro pallone può essere raccolti da un attento vorticoso del pallone.
- Raffreddare giù a 120 ° C e Degas sotto vuoto come al punto 1.2.4.
- Riempire e riscaldare il pallone come al punto 1.2.5.
- Iniettare 1,5 g di TOP nel pallone attraverso il setto. Lasciare che la temperatura della soluzione si stabilizzi a 340 ° C prima di procedere.
Nota: cercare di minimizzare la quantità di aria / umidità iniettato mantenendo il TOP in una fiala setti in atmosfera inerte, e iniettare il più rapidamente possibile. - Iniettare il TOP: miscela S nel pallone il setto, utilizzando una vasta ago per iniettare il TOP: S modo più rapido e uniforme possibile. Avviare un timer.
- Esattamente 20 secondi dopo l'iniezione del TOP: S, iniettare il TOP: miscela CdSe nel pallone il setto, utilizzando una vasta ago per iniettare il TOP: CdSe modo più rapido e uniforme possibile.
Nota: La temperatura dovrebbe essere scesa sotto 330 ° C a questo punto dovuto all'aggiunta di soluzioni TOP RT. - Impostare la temperatura a 320 ° C e lasciare che la reazione procede per il tempo desiderato (8-15 min), e rimuovere dalla camicia di riscaldamento.
- Lasciare raffreddare la reazione di distanza dal un manto del riscaldamentod iniettare circa 5 ml di toluene degasato quando la temperatura raggiunge circa 100 ° C. Trasferire la soluzione in una fiala sotto atmosfera inerte per la pulizia.
Nota: Per semplificare questo processo 10 ml di toluene possono essere collocati in un flaconcino da 20 ml con setti sotto costante flusso di gas inerte. Utilizzare circa metà di questa toluene per iniettare nella miscela di raffreddamento, e poi trasferire la miscela raffreddata di nuovo in questo flaconcino. - Pulizia di aste
- Mettere la soluzione in una provetta da centrifuga da 50 ml.
- Aggiungere metanolo (circa 5 ml) per far precipitare i semi dalla miscela di toluene.
- Centrifugare a 3.400 g per 5 min.
- Decantare surnatante limpido e ri-sciogliere il precipitato in circa 10 ml di esano.
- Aggiungere 1-2 ml ciascuna di n-ottilammina e acido nonanoico alla soluzione. La soluzione deve essere trasparente.
- Aggiungere 5 ml di metanolo e centrifugare per 5 min a 3400 x g.
- Ripetere passaggi 2.3.13.4 attraverso 2.3.13.6 almeno altre due volte.
- Ridisciogliere pellet in 10 ml di toluene. Se il pellet non facilmente sciogliere, sono probabilmente necessari ulteriori fasi di pulizia, nel qual caso ripetere i passaggi 2.3.13.4 attraverso 2.3.13.6.
- Aggiungere circa 7 ml di IPA, 1 ml alla volta, fino a quando la soluzione è leggermente torbida anche quando miscelato.
- Centrifugare per 30 minuti a 2200 xg per separare barre lunghe da tutto il resto.
- Re-sciogliere pellet in 10-15 ml di toluene.
- Diluire una piccola aliquota dei semi in toluene per misurare l'assorbanza UV-Vis e / o fotoluminescenza (PL) delle aste.
Nota: Qualsiasi volume dell'aliquota è accettabile finché il fattore di diluizione è noto, tuttavia, un tipico fattore di diluizione sarebbe 20. Per PL, l'assorbimento deve essere pari o inferiore a 0,1 alla lunghezza d'onda di eccitazione prescelta (tipicamente usare 450 nm).
- Combinare 60 mg di acido propylphosphonic (PPA), 3,35 g TOPO, 1.080 g ODPA, e 230 mg CdO con di 3 mm x 8 mm barra cilindrica stir in una beuta da 25 ml a 3 colli a fondo rotondo dotato di una termocoppia (inserito in un adattatore di vetro personalizzato), un condensatore a riflusso con un T-giunto (collo centro ), e un setto di gomma. Montare tutti i giunti vetro-vetro con grasso per vuoto ad alta temperatura. Collegare il T-giunto ad una linea Schlenk su un'estremità che può essere commutato tra un gas inerte pulito e vuoto, mentre collegando l'altra estremità ad un gorgogliatore.
3. Trasferimento di Seeded Rods alla Soluzione acquosa
- Preparazione di Metanolo Soluzione
- Versare circa 10 ml di metanolo in una provetta da centrifuga.
- Aggiungere circa 250 mg di acido mercaptoundecanoic (MUA) e 400 mg di idrossido di tetrametilammonio (TMAH).
- Vortex o lasciate riposare fino a quando tutti i solidi completamente dissolto.
- ligand Scambio
- Aggiungere metanolo (5-10 ml, o abbastanza per precipitare le aste) per ¼ a ½ di aste sintetizzati dal punto 2 in una provetta da centrifuga.
Nota: Il volume di tondini utilizzati dipenderà dalla quantità di toluene usato per sciogliere le aste per la conservazione. Se si utilizzano 10-15 ml come suggerito nel passaggio 2.3.13.11, quindi 3-6 ml della soluzione dell'asta deve essere appropriato. - Centrifugare a 3.400 g per 5 min.
- Decantare il surnatante limpido.
- Aggiungere tutta la soluzione metanolo dalla sezione 3.1 al pellet.
- Vortex o agitare a mano per sciogliere completamente. Lasciare che la soluzione a sedere almeno 1 ora per consentire la massima scambio ligando a verificarsi.
Nota: La soluzione deve essere consentito di riposare per almeno 1 ora, anche se sembra sciogliere immediatamente e completamente - Separare la soluzione in due metà in due provette da centrifuga.
Nota: Salvare la provetta utilizzata per la fase 3.1 e trasferire metà della soluzione in là. - Aggiungere 20 ml di toluene per ciascuna metà. Se c'è una separazione di fase tra l'alcool e toluene aggiungere goccia metanolo orario fino le fasi ricombinano.
- Centrifugare a 7.700 xg per 15 min.
- Molto decantare con attenzione il surnatante chiaro da pellet.
- Capovolgere attentamente la provetta in modo da asciugare il campione.
- Aggiungere 5 ml di acqua ultrapura al pellet e conservare in un flacone ben avvolto in foglio di alluminio (o altro rivestimento opaco).
Nota: Una volta spostato da toluene all'acqua, le aste non sono fotostabili, è per questo che sono coperti. Anche se conservate al buio le aste devono essere utilizzati appena possibile, e non è consigliabile per aste memorizzare in acqua perpiù di un mese.
- Aggiungere metanolo (5-10 ml, o abbastanza per precipitare le aste) per ¼ a ½ di aste sintetizzati dal punto 2 in una provetta da centrifuga.
4. La crescita di Iridium nanocristallini Particelle
- Idrossido di sodio
- In una fiala di plastica pesare 1.450 mg di NaOH. Sciogliere NaOH in 20 ml di acqua ultrapura. Soluzione dovrebbe essere chiaro senza solidi.
- Persolfato di sodio
- In una fiala di plastica pesare 950 mg NAS a 2 O 8. Sciogliere NAS a 2 O 8 a 20 ml di acqua ultrapura. Soluzione dovrebbe essere chiaro senza solidi.
- Nitrato di sodio
- In una fiala di plastica pesare 300 mg NaNO 3. Sciogliere Nano 3 in 18 ml di acqua ultrapura. Soluzione dovrebbe essere chiaro senza solidi.
- Soluzione Iridium Precursore
- In una fiala di plastica pesare 50 mg Na 3 IrCl 6. Sciogliere Na 3 IrCl 6 in 5,0 ml di acqua ultrapura. Soluzione deve essere trasparente marrone (come scotch) senza solidi.
- Preparazione di campione
- Posizionare un agitatore spettroscopica in una provetta di polistirene standard.
Nota: Poiché la soluzione è molto semplice, non devono essere utilizzati al quarzo e di altre cuvette di vetro. - Aggiungere 0,20 ml di iridio precursore soluzione dal punto 4.4.1.
- Aggiungere 0,50 ml di soluzione di nitrato dal punto 4.3.1.
- Aggiungere 0,30 ml di aste seminate in acqua dalla sezione 3 (toluene risalire dallo scambio ligando può causare opacità del muro cuvetta).
- Aggiungere 0,50 ml di soluzione di persolfato dal punto 4.2.1.
- Aggiungere 0,50 ml di soluzione di idrossido di sodio dal punto 4.1.1.
- Posizionare un agitatore spettroscopica in una provetta di polistirene standard.
- Illuminazione di campione
- Mettere la provetta in un supporto con capacità di agitazione.
- Illuminare con la luce 450 nm a 100 mW per un massimo di 4 ore. La soluzione dovrebbe diventare verde e poi blu.
- Raccolta del campione
- Versare la soluzione (ma non ancoretta) in una provetta da centrifuga.
- Centrifugare a 7.700 g per 10 min.
- Curapienamente decantare il supernatante dal pellet, che dovrebbe essere verde o blu a seconda del tempo di reazione selezionata.
Nota: Il pellet può essere raccolto o disperso in un solvente polare tramite sonicazione per l'uso in altri esperimenti.
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Representative Results
Microscopio elettronico a trasmissione (TEM) sono stati raccolti per vedere la distribuzione di ossido di iridio sulle aste seminati (Figura 1). campioni TEM sono stati preparati pipettando una goccia di particelle disciolte su una griglia TEM. Diffrazione dei raggi X (XRD, Figura 2) e X-ray photoelectron spettri (XPS, Figura 3) sono stati usati per caratterizzare la crescita osservata come un mix di IRO cristallina 2 e Ir 2 O 3. Preparazione dei campioni XRD e XPS stato fatto dal essiccamento delle particelle su vetrini. Campione abbastanza stato utilizzato in modo che una pellicola spessa sviluppato (Figura 4). Il tempo di illuminazione è risultata pari con la dimensione delle particelle (Figura 5), che può essere stimato visivamente. Poiché le particelle di ossido di iridio crescono le transizioni di colore (Figura 4) dal giallo-arancio (il colore di aste nudi) a verde (copertura media di circa 1 nm particoli) al blu (copertura completa di ~ 2 nm particelle).
Figura 1. Electron Micrografie di Iridium Ossido patinata Canne. Barre Seeded coperti di ossido di iridio come si vede nella TEM con ingrandimento inferiore (A) e più alto ingrandimento (B), così come con l'angolo alto anulare di immagini a campo scuro (C) (adattato da Rif . [9] -. Riprodotto con il permesso della Royal Society of Chemistry) clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2. raggi X Motivi di diffrazione. Pattern XRD per (a) nudo aste CdSe @ CdS (
Figura 3. X-ray fotoelettronica Spectrum. XPSè stato utilizzato per sostenere la presenza sia iro 2 e Ir 2 O 3. Entrambe le trame sono da un tipico spettro XPS, per un campione di CdSe @ CdS dopo 2 ore di crescita fotochimica di iridio, su diversi livelli di energia. Sono stati osservati firme di entrambi Ir (III) (a circa 65 eV) e Ir (IV) (a circa 300 eV) come mostrato nelle deconvolutions picchi spettrali (adattato da Rif [9] -. Riprodotto con il permesso di The Royal Society of Chimica). clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 4. visiva Aspetto del campione dopo tempi di crescita diversi. Campioni di polvere preparati per XRD mostrando particelle di (A, rosso-arancio) aste nude (B, verde) aste afte essiccataR 2 ore di illuminazione (C, blu) aste dopo 4 ore di illuminazione. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 5. Iridium ossido di crescita nel tempo. Micrografie TEM, che mostrano la crescita di particelle di ossido di iridio nel corso del tempo. (A) controllo, tenuto al buio. Il controllo non mostra la crescita di ossido di iridio, e barre di 4-5 nm di diametro, invariato rispetto prima dell'esperimento. (B - F) I campioni illuminati con la luce della lampada non filtrato per (B) 10 min, (C) 45 min, (D) 2 ore, (E - F) 4 ore. Questa serie mostra la progressione da piccole (<0,5 nm) particelle di ossido di iridio, per larger (0,5-2 nm) particelle, per un rivestimento ricco di ossido di iridio. Le aste che sono stati illuminati per 4 ore hanno un diametro totale di 9-10 nm, che indica un nm rivestimento di spessore di ossido di iridio 2-3 è presente (adattato da Rif [9] -. Riprodotto con il permesso della Royal Society of Chemistry) . clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Discussion
La sintesi di semi CdSe e CdSe @ CdS seminate aste è stato ben studiato 21,24,25. Lievi modifiche degli importi, temperature e tempi per i passaggi della sintesi di queste particelle di substrato possono essere utilizzati per regolare la lunghezza, il diametro e / o la morfologia. Il protocollo sintetico qui descritto produce altamente fotoluminescenti seminati-aste di dimensioni uniformi.
La procedura di scambio ligando consente l'utilizzo di barre seminate in ambienti polari, in questo caso l'acqua. Nelle fasi finali della scambio ligando, quando il pellet vengono raccolti per dissoluzione (dopo precipitazione con toluene) pellet spesso aderisce poco alla superficie della provetta. E 'molto importante decantare e asciugare il pellet con molta attenzione, altrimenti vi è il rischio di buttare fuori o contaminare il pellet che si è formata. Semi e barre in toluene e metanolo sono facili da precipitare e raccogliere attraverso l'uso di un non-solvent, tuttavia, una volta aste vengono messi in acqua sono molto difficili da raccogliere o spostare se sono solubili. Questa difficoltà viene dal immiscibilità di acqua con non polari non-solventi quali toluene ed esano.
Una volta ossido di iridio è coltivato sulla superficie di aste seminate diventano molto più difficile da affrontare, come si aggregano. Ciò ha reso lavorare con loro e poi analizzarli uno sforzo impegnativo. Sonicazione in metanolo o acqua produce una sospensione che può essere mantenuta mediante agitazione.
campioni essiccati sono stati usati per l'analisi XRD. Spettri XRD effettuate dopo diversi tempi di illuminazione mostrato un picco cresce vicino 2θ = 23 ° (figura 2), indicante il tempo di crescita dipendente di un materiale cristallino. sono state prese spettri ad alta risoluzione scattate per aste pulite, e le barre dopo 2 ore di crescita fotochimica di ossido di iridio. Segnale dal campione dell'asta CdSe @ CdS mostra una corrispondenza con il modello previsto per il CdS [PDF # 00-006-0314], con picchi attribuiti alla preferenza per le aste puliti distesi sul substrato mancanti. Segnale CdSe @ CdS aste dopo la crescita di ossido di iridio visualizza CdS caratteristici picchi, insieme con punte extra, tra cui quello visto in Figura 2. Picchi nel pattern XRD erano molto piccola (vedi figura 2), e scansioni lunghi richiesti (A almeno 8 ore) a causa della piccola dimensione dei cristalliti. Alcuni picchi corrispondono bene con iro 2 [PDF # 00-015-0870], mentre altri corrispondono bene con Rh 2 O 3 [PDF # 01-076-0148] (che è stato teorizzato per avere una struttura quasi identica a Ir 2 O 3 - il modello per Ir 2 O 3 non è riportato nel database JCPDS perché è relativamente instabile 23). Analogamente ai dati XPS, questi dati XRD conferma la presenza di IRO 2, e suggerisce la crescita di iridio è un mix di IRO 2 e Ir 2 O 3.
(ad esempio, la formazione della fase metastabile Ir 2 O 3), presumibilmente a causa dell'interazione unico livello atomico tra il deposito e il substrato. Inoltre, intermedi prodotti durante le varie reazioni redox possono avere effetti interessanti sulla formazione di ossido; portare fotochimico co-deposizione per la produzione di materiali complessi esclusivi. Il metodo sintetico descritto è la prima volta ossidativo photodeposition è stato realizzato con CdS. We anticipare che questa metodologia sintetica infine consentire lo sviluppo di stabili ed efficienti solare guidato fotocatalisi di acqua.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Acknowledgments
Questa ricerca è stata sostenuta dal Programma I-CORE del Comitato di pianificazione e budgeting e la Israel Science Foundation (Grant No. 152/11). Ringraziamo la Facoltà Schulich di Chimica e il Technion - Israel Institute of Technology per il pacchetto di laboratorio e di avvio rinnovato. Ringraziamo anche la Royal Society of Chemistry per il permesso di adattamento dei materiali da http://dx.doi.org/10.1039/C4TA06164K per l'utilizzo in questo manoscritto. Dr. Kalisman grazie alla borsa di studio postdottorato Schulich per il loro sostegno. Ringraziamo il Dr. Yaron Kauffmann per la sua assistenza con HR-TEM e HAADF così come il Dr. Kamira Weinfeld per la sua assistenza con XPS caratterizzazione.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sulfur (S) | Sigma | 84683 | |
| Selenium (Se) | Sigma | 229865 | |
| Cadmium Oxide (CdO) | Sigma | 202894 | Highly Toxic |
| n-Octadecylphosphonic acid (ODPA) | Sigma | 715166 | |
| Propylphosphonic acid (PPA) | Sigma | 305685 | Highly regulated in some countries and regions |
| Butylphosphonic acid (BPA) | Sigma | 737933 | Alternative to PPA |
| Hexylphosphonic acid (HPA) | Sigma | 750034 | Alternative to PPA |
| Trioctylphosphonic oxide (TOPO) | Sigma | 346187 | |
| Tri-n-octylphosphine, 97% (TOP) | Sigma | 718165 | Air sensitive |
| Spectrochemical Stirbar | Sigma | Z363545 | |
| Sodium Hydroxide | Sigma | S5881 | |
| Methanol | Sigma | 322415 | |
| Toluene | Sigma | 244511 | |
| Hexane | Sigma | 296090 | |
| Octylamine | Sigma | 74988 | |
| Nonanoic Acid | Sigma | N5502 | |
| Isopropanol | Sigma | 278475 | |
| Mercaptoundecanoic Acid (MUA) | Sigma | 674427 | |
| Tetramethylammonium Hydroxide (TMAH) | Sigma | T7505 | |
| Apiezon H Grease (high temperature grease) | Sigma | Z273562 | |
| Sodium Persulfate | Sigma | 216232 | |
| Sodium Nitrate | Sigma | 229938 | |
| Sodium Hexachloroiridate(III) hydrate | Sigma | 288160 | |
| Mounted 455 nm LED | Thorlabs | M455L3 | |
| Cuvette Holder | Thorlabs | CVH100 | |
| 25 ml 3-neck Round Bottom Flask | Chemglass | CG-1524-A-02 | |
| Liebig Condensor | Chemglass | CG-1218-A-20 | |
| T-Joint Adapter | Chemglass | AF-0509-10 |
References
- Maeda, K., et al. Photocatalyst releasing hydrogen from water. Nature. 440 (7082), 295-295 (2006).
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