Her presenterer vi en protokoll for in situ syntese av gull nanopartikler (AuNPs) innenfor folien løpet av lagdelte titanate filmer uten aggregering av AuNPs. Ingen spektral forandring ble observert selv etter 4 måneder. Den syntetiserte materialet har forventet programmer i katalyse, fotokatalyse, og utvikling av kostnadseffektive Plasmonic enheter.
Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs within the interlayer space of semiconducting layered titania nanosheet (TNS) films was investigated here. Two types of intermediate films (i.e., TNS films containing methyl viologen (TNS/MV2+) and 2-ammoniumethanethiol (TNS/2-AET+)) were prepared. The two intermediate films were soaked in an aqueous tetrachloroauric(III) acid (HAuCl4) solution, whereby considerable amounts of Au(III) species were accommodated within the interlayer spaces of the TNS films. The two types of obtained films were then soaked in an aqueous sodium tetrahydroborate (NaBH4) solution, whereupon the color of the films immediately changed from colorless to purple, suggesting the formation of AuNPs within the TNS interlayer. When only TNS/MV2+ was used as the intermediate film, the color of the film gradually changed from metallic purple to dusty purple within 30 min, suggesting that aggregation of AuNPs had occurred. In contrast, this color change was suppressed by using the TNS/2-AET+ intermediate film, and the AuNPs were stabilized for over 4 months, as evidenced by the characteristic extinction (absorption and scattering) band from the AuNPs.
Ulike edelmetall-nanopartikler (MNPS) utviser karakteristiske farger eller toner på grunn av deres lokalisert overflate plasmon resonans (LSPR) egenskaper; således kan MNPS brukes i forskjellige optiske og / eller fotokjemiske applikasjoner 1-4. Nylig kombinasjoner av Metal Oxide Semiconductor (MOS) photocatalysts, slik som titandioksid (TiO2) og MNPS, har blitt grundig undersøkt som nye typer photocatalysts 5-14. Men i mange tilfeller er meget små mengder av MNPS finnes på MOS overflaten, fordi de fleste MOS partiklene har relativt lave overflatearealer. På den annen side, lagdelt metalloksyd-halvledere (LMOSs) oppviser fotokatalytiske egenskaper og ha et stort overflateareal, typisk flere hundre kvadratmeter pr enhet g av en LMO 15-17. I tillegg er forskjellige LMOSs ha interkaleringsforbindelser egenskaper (det vil si, kan det anvendes forskjellige kjemiske stoffer innpasses i sine utvidbare og store mellomlag mellomrom) 15-20. Således, med en kombinasjon av MNPS og LMOSs, er det forventet at forholdsvis store mengder MNPS hybridiseres med halvleder photocatalysts.
Vi har rapportert den første in situ syntese av kobber nanopartikler (CuNPs) 21 i folien løpet av LMO (titanoksid nanosheet; TNS 16-30) transparente filmer gjennom svært enkle trinn. Men detaljene i de syntetiske prosedyrer og karakterisering av de andre edle MNPS og TNS hybrider har ennå ikke blitt rapportert. Videre CuNPs innenfor TNS lagene ble lett oksydert og avfarges under omgivelsesbetingelser 21. Som sådan, har vi fokusert på gull nanopartikler (AuNPs), fordi AuNPs er mye brukt til ulike optiske, fotokjemisk, og katalytiske programmer, og det er ventet at de vil være relativt stabil mot oksidasjon 3-5,7,8,10-14 , 28,31,32. Her rapporterer vi syntesen av AuNPs i folien løpet av TNS og showet that 2-ammoniumethanethiol (2-AET + Figur 1 innfelt) fungerer effektivt som en beskyttende reagens for AuNPs innenfor mellomlag av TNS.
Dette manuskriptet gir en detaljert protokoll for in situ syntese av gull nanopartikler (AuNPs) innenfor folien løpet av TNS filmer. Dette er den første rapport av in situ syntese av AuNPs innenfor medløperen plass av TNS. Videre fant vi at to-AET + fungerer som en effektiv beskyttende reagens for AuNPs innenfor mellomlag av TNS. Disse metodene hybridiserte AuNPs og TNS transparente filmer. TNS filmer med god optisk gjennomsiktighet 21 ble syntetisert gjennom sintring prosesser…
The authors have nothing to disclose.
This work was partly supported by Nippon Sheet Glass Foundation for Materials Science and Engineering and JSPS KAKENHI (Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, #50362281).
Methyl viologen dichloride | Aldrich Chemical Co., Inc. | 1910-42-5 | |
Tetrabutylammonium hydroxide | TCI | T1685 | |
cesium carbonate | Kanto Chemical Co., Inc. | 07184-33 | |
anatase titanium dixoide | Ishihara Sangyo Ltd. | ST-01 | |
hydrochloric acid | Junsei Chemical Co., Ltd. | 20010-0350 | |
sodium hydroxide | Junsei Chemical Co., Ltd. | 195-13775 | |
Tetrachloroauric(III) acid trihydrate | Kanto Chemical Co., Inc. | 17044-60 | |
sodium tetrahydroborate | Junsei Chemical Co., Ltd. | 39245-1210 | |
2-ammoniumethanethiol hydrochloride | TCI | A0296 | |
Ultrapure water (0.056 µS/cm) | Milli-Q water purification system (Direct-Q® 3UV, Millipore) | ||
Microscope slide (Thickness : 1.0∼1.2 mm) | Matsunami glass Co., Ltd. | ||