Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Ligand-medieret Nukleering og vækst af Palladium Metal nanopartikler

Published: June 25, 2018 doi: 10.3791/57667
Automatic Translation
*1, *1, 1, 2, 3, 4, 5, 1
1Department of Chemical Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University, 2Center for Integrated Nanotechnologies, Los Alamos National Laboratory, 3Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory, 4X-ray Science Division, Argonne National Laboratory, 5Environmental Molecular Science Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory
* These authors contributed equally

Summary

Hovedformålet med dette arbejde er at belyse rolle udjævningen agenter i at regulere størrelsen af palladium nanopartikler ved at kombinere jegn situ lille vinkel x-ray spredning (SAXSA) og ligand-baserede kinetic modellering.

Abstract

Størrelse, størrelse distribution og stabilitet af kolloid nanopartikler er stærkt påvirket af tilstedeværelsen af udjævningen ligander. Trods den centrale bidrag af udjævningen ligander under syntese reaktion, forstået deres rolle i reguleringen af Nukleering og vækst satserne for kolloid nanopartikler ikke godt. I dette arbejde, vi vise en mekanistisk undersøgelse af trioctylphosphine (TOP) rolle i Pd nanopartikler i forskellige opløsningsmidler (toluen og pyridin) ved hjælp af i situ SAXSA og ligand-baserede kinetic modellering. Vores resultater på forskellige syntetiske vilkår afsløre overlapningen af Nukleering og vækst af Pd nanopartikler under den reaktion, som modsiger LaMer-type Nukleering og vækst modellen. Modellen står for kinetik af Pd-TOP bindende for både, forløber og partikel overflade, som er afgørende for at fange den størrelse udvikling samt koncentrationen af partikler i situ. Derudover illustrere vi vores ligand-baseret model gennem designe de syntetiske betingelser prædiktive magt at opnå nanopartikler med ønskede størrelser. Den foreslåede metodologi kan anvendes til andre systemer, syntese og derfor fungerer som en effektiv strategi for intelligent syntese af kolloide nanopartikler.

Introduction

Kontrolleret syntesen af metallisk nanopartikler er af stor betydning på grund af de store applikationer af nanostrukturerede materialer i katalyse, solceller, fotonik, sensorer og drug delivery1,2,3, 4,5. For at syntetisere nanopartikler med specifikke størrelser og størrelse distribution, er det vigtigt at forstå de underliggende mekanisme for partikel Nukleering og vækst. Ikke desto mindre, at opnå nanopartikler med disse kriterier har udfordret nano-syntese Fællesskabet på grund af de langsomme fremskridt i forståelsen af syntese mekanismer og manglen på robust kinetiske modeller fås i litteraturen. I 1950 ' erne, LaMer foreslået en model for Nukleering og vækst af svovl sols, hvor der er et anfald af Nukleering efterfulgt af en diffusion-kontrolleret vækst af kerner6,7. I denne foreslåede model, er det postuleret, at monomer koncentrationen stiger (på grund af en reduktion eller nedbrydning af forstadiet) og når niveauet er over den kritiske supersaturation, energi barriere for partikel Nukleering kan overvindes, resulterer i en brast Nukleering (homogene Nukleering). På grund af den foreslåede brast Nukleering, monomer koncentration dråber og når det falder under niveauet, kritisk supersaturation, at Nukleering stopper. Næste, de dannede kerner er postuleret for at vokse via diffusion af monomerer mod nanopartikler overflade, mens ingen yderligere Nukleering hændelser indtræffer. Dette resulterer i effektivt adskiller Nukleering og vækst i tid og kontrollerende størrelse fordelingen under væksten processen8. Denne model blev brugt til at beskrive dannelsen af forskellige nanopartikler herunder Ag9, Au10, CdSe11og Fe3O412. Men, flere undersøgelser illustreret, klassisk Nukleering teori (CNT) ikke kan beskrive dannelsen af kolloid nanopartikler, navnlig for metallisk nanopartikler hvor overlapning af Nukleering og vækst er observeret1, 13,14,15,16,17. I en af disse undersøgelser etableret Watzky og Finke en to-trins mekanisme for dannelsen af iridium nanopartikler13, hvor en langsom kontinuerlig Nukleering overlapper med en hurtig nanopartikel overflade vækst (hvor væksten er autocatalytic). Den langsomme Nukleering og hurtigt autocatalytic vækst blev også observeret af forskellige former for metal nanopartikler, såsom Pd14,15,18, Pt19,20og Rh21 ,22. Trods de seneste fremskridt i udviklingen af Nukleering og vækst modeller1,23,24,25, rollen, ligander er ofte ignoreres i de foreslåede modeller. Ikke desto mindre er ligander vist sig at påvirke nanopartikler størrelse14,15,26 og morfologi19,27 samt den katalytiske aktivitet og selektivitet28 , 29. For eksempel Yang mfl. 30 kontrolleret Pd nanopartikel størrelse spænder fra 9,5 og 15 nm ved at variere koncentrationen af trioctylphosphine (øverst). I syntesen af magnetiske nanopartikler (Fe3O4) størrelsen mærkbart faldt fra 11 til 5 nm når ligand (octadecylamine) til metal forløber forhold steg fra 1 til 60. Interessant, størrelsen af Pt nanopartikler blev vist sig at være følsomme over for kædelængde af amin ligander (fx., n-hexylamine og octadecylamine), hvor mindre nanopartikel størrelse kunne være opnået ved hjælp af længere kæde (dvs., octadecylamine)31.

Størrelse ændring skyldes forskellige koncentration og forskellige typer af ligander er et klart bevis for bidrag af ligander i Nukleering og vækst kinetik. Desværre få undersøgelser tegnede sig for rollen af ligander, og i disse undersøgelser, flere antagelser var ofte gjort for nemheds skyld, hvilket igen gør disse modeller gælder kun for bestemte betingelser32,33. Mere specifikt udviklet Rempel og kollegaer en kinetiske model til at beskrive dannelsen af quantum dots (CdSe) i nærværelse af udjævningen ligander. Dog i deres undersøgelse antages bindingen af ligand med nanopartikel overflade for at være i ligevægt på ethvert givet tidspunkt32. Denne antagelse måtte holder stik, når ligander er i stort overskud. Vores gruppe for nylig udviklet en ny ligand-baseret model14 , som tegnede sig for bindingen af udjævningen ligander med både forløber (metal komplekse) og overfladen af nanopartikler som reversible reaktioner14. Derudover kunne vores ligand-baseret model potentielt anvendes i andre metal nanopartikel systemer, hvor syntesen kinetik synes at være ramt af tilstedeværelsen af ligander.

I den aktuelle undersøgelse bruger vi vores nyudviklede ligand-baseret model til at forudsige den dannelse og vækst af Pd nanopartikler i forskellige opløsningsmidler herunder toluen og pyridin. Til vores model input, i situ SAXSA blev udnyttet til at opnå koncentrationen af nanopartikler og størrelse distribution under syntesen. Måling af både størrelse og koncentration af partikler, suppleret med kinetic modellering, giver os mulighed at udtrække mere præcise oplysninger om Nukleering og vækst priser. Vi viser yderligere, at vores ligand-baseret model, som udtrykkeligt udgør ligand-metal bindende, er meget intelligent og kan bruges til at designe syntese procedurer at opnå nanopartikler med ønskede størrelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Pd acetat omkrystallisering

Advarsel: Denne protokol omfatter hands-on operationer med høj temperatur glasvarer og løsning. Bruge personlige værnemidler, herunder briller og varmebestandige handsker. Alle de operationer, der involverer løsning håndtering bør gennemføres i et stinkskab og undgå andre varme kilder i nærheden på grund af egenskaberne ætsende og brændbare vandfrit eddikesyre.

  1. Der tilsættes 40 mL vandfrit eddikesyre i en 50 mL tre hals rund bund kolbe med 0,75 g af Pd acetat og røre bar. Tillægger den midterste hals kondensatoren, cap de andre to åbninger og lave kolben på den omrøring kogeplade.
  2. Åbne kondenserende vand ventilen langsomt og lad vandet flow gennem kondensatoren. Rør løsning for 10-15 min på 300 rpm ved stuetemperatur, indtil nogen mere Pd acetat kan opløses.
  3. Indstil kogeplade temperaturen ved 100 ° C. Når temperaturen når 100 ° C, vent i ca 30 min. indtil Pd acetat er helt opløst.
  4. I løbet af denne tid, før varmen to 20 mL hætteglas og alle filtrering dele ved 90 ° C i et varmeskab. Også, varme noget vand i et 500 mL bægerglas, indtil det nærmer sig kogepunktet.
  5. Hurtigt samle filtrering dele og kolben filter anbringes på en forvarmet kogeplade (ved 100 ° C). Tilslut vakuumpumpen til sugekolbe. Hurtigt tre-hals rund bund kolben fjernes fra kogeplade og filtrere Pd acetat løsning under vakuum.
  6. Efter filtrering, hurtigt hæld væsken i to 20 mL hætteglas. Sokkel, af hætteglas og fordybe dem i varmt vand i bægerglasset.
  7. Sætte bægerglasset på en kogeplade på 80 ° C og langsomt sænke temperaturen til stuetemperatur af faldende kogeplade temperatur ved 20 ° C i timen.
  8. Slukke kogeplade efter 3 h. forlader bægerglas natten for krystallisering.
  9. Hæld eddikesyren ud af hætteglassene. Forlade Pd acetat trimer krystaller i hætteglasset. Vask krystaller til 3 gange for at fjerne de resterende eddikesyre ved dispensering 2 mL af hexan jævnt ind på krystallerne og derefter dræne løsningen.
  10. Dække hætteglas med aluminiumsfolie at undgå lys. Tørre krystaller under N2 flow ved rumtemperatur natten over. Gemme krystallerne i inert atmosfære.

2. forberedelse til Pd acetat-TOP syntese løsning14

  1. Degas hvert opløsningsmiddel (pyridin, toluen eller 1-hexanol) under N2 flow på 10 mL/min i 30 min.
  2. Vej 0.0112 g af recrystallized Pd acetat for 2,5 mL af 20 mM løsning i en 7 mL hætteglas. Cap hætteglas, og derefter rense og fylde den med N2 gennem fjorden på septum med en indsat nål outlet.
  3. Overføre opløsningsmidlerne og Pd acetat hætteglas til en N2 handskerum. Tilsættes 2,5 mL af pyridin eller toluen i Pd acetat hætteglas. Der sonikeres hætteglas til 40 min til at opløse alle Pd acetat.
  4. For hver prøve, der overføres 1 mL af 20 mM Pd acetat løsning i en 7 mL hætteglas med en mikro røre i handskerum. Tilføje 8.9 μL trioctylphosphine (TOP: Pd molære forhold = 2) ind i løsningen. Ryste hætteglasset for 30 s med hænderne at blande agenterne godt. Derefter tilsættes 1 mL af 1-hexanol i hver prøve hætteglas (opløsningsmiddel: hexanol = 50: 50 i volumen).

3. kolloid Pd nanopartikel syntese14

  1. Før varme kogeplade med en varme indsætte ved 100 ° C. Rense prøveglas med 10 mL/min. af N2 flyder over den løsning for at skabe en inert atmosfære og et konstant pres.
  2. Sætte prøveglas i forvarmet kogeplade indsætte under 300 rpm omrøring for at starte reaktionen.
  3. At opsige reaktionen, fjerne hætteglassene fra indsatsen og cool hætteglas ned til stuetemperatur.

4. Pd nanopartikel karakterisering - Ex situ små-vinkel X-ray spredning (SAXSA)34

  1. Gennemsnitlige størrelse og størrelse distribution karakterisering
    1. Initialisere SAXSA instrument. Klik på vinduet commander i måling software og justere spænding og strøm til 50 kV og 1000 µA, henholdsvis.
    2. Indlæse baggrund løsning (1:1 blanding af opløsningsmiddel (pyridin eller toluen) og 1-hexanol) ind i kapillære holderen. Forsegle kapillær og ordne det indehaveren parallelt med X retning. Mount indehaveren inde instrument kammer.
    3. Start vakuumpumpen og vente, indtil det vakuum niveau i salen stabiliserer (lavere end 0.3 mbar).
    4. Fix X-aksen (langs kapillær) og scanne i Y-retningen (på tværs af kapillar) til at finde den midterste position som den måling holdning, hvormed X-ray pathway længde gennem den flydende prøve når maksimum (diameter af kapillar).
    5. Setup og køre guiden for at gennemføre trin 4.1.5 – 4.1.8. Indstil kapillær position og montere den spejlblanke carbon gennem X-ray vej, således at X-ray vil gå gennem den spejlblanke carbon først og derefter kapillar. Tage en måling af 10 s og gemme 2D spredning graf.
    6. Flytte den spejlblanke kulstof ud af vejen. Tage en måling af 1800 s på baggrund løsningen og gemme baggrund spredning graf.
    7. Flytte kapillær ud af vejen, montere den spejlblanke carbon kun og tage en 10 s måling.
    8. Flytte den spejlblanke kulstof ud af vejen. Tag en 10 s måling af den sorte nuværende (kun vakuumkammer).
    9. At måle nanopartikel løsning, indlæse prøven i kapillar og følge de samme procedurer fra 4.1.2 – 4.1.6.
    10. Til dataanalyse, åbne SAXSA analyse software via fil | Importer fra fil | Importere baggrunden og eksempelfilerne.
    11. Vælg den 2D mønster af baggrunden. Klik på indirekte transmission beregning i værktøj. Indgang baggrund hos glasagtig kulstof, glasagtig carbon og blank ramme filer, og klik på OK. Gøre de samme operationer på prøve mønster. Udsendelser vil automatisk blive beregnet.
    12. Træk cirkel ring markøren fra kant til midten af 2D spredning mønster at integrere den baggrund og prøve 2D-graf 1D spredning kurve.
    13. Vælg baggrund kurven på listen. Tjek det som baggrund måling i SAXSA oplysninger.
    14. Vælg baggrunden og prøve kurver sammen. Højreklik og vælg baggrundskorrektion vil fratrække baggrund fra prøven.
    15. Højreklik på kurven efter baggrundskorrektion. Vælg SAXSA modellering | Direkte modellering | Kugle | Schultz | Ingen interaktion.
    16. Angive Q området mellem 0,02 til 0,3. Klik på første gæt for at give et skøn på de passende resultater. Klik derefter på Tilpas til at passe 1 D SAXSA kurve med Schultz polydisperse sfære model at opnå den gennemsnitlige diameter Equation 01 og standardafvigelse Equation 02 (svarende til den størrelse fordeling af nanopartikler).
  2. Koncentration af partikler (Equation 03) udvinding
    1. Bruge den absolutte intensitet (Equation 04), som kan være korreleret til både størrelse og koncentration af nanopartikler i opløsningen som følger14,35:
      Equation 05
      hvor Equation 06 er vektor spredningen Np er koncentrationen af nanopartikler, Equation 07 er nanopartikel volumen, og Equation 08 er enkelt-partikel formfaktor. Beregne Schultz distribution faktor36 Equation 09 for polydisperse kugleform nanopartikler ved hjælp af følgende udtryk:
      Equation 10
      HerEquation 11.
    2. Overveje Equation 06 → 0, som er ekstrapolering af SAXSA kurve til skæring med Y akse:
      Equation 12
      ∆Equation 13 er spredning længde tæthed forskellen mellem metal og solvens og Equation 14 er det gennemsnitlige kvadratet på partikel volumen.
    3. Beregn Equation 14 ved hjælp af ligningen:
      Equation 15
    4. At få Equation 16 , bruge vand (som standard) til at kalibrere spredning intensitet til absolutte skala på grund af sin velkendte absolut differential spredning tværsnit af 1.632 × 10-2 cm-1 ved stuetemperatur34. Måle den tomme kapillær og vand og fratrække den tomme kapillar som baggrund for vand efter procedurerne fra 4.1.2 til 4.1.14.
    5. 1D spredning kurven for vand er en lige linje parallel med x-aksen. Ekstrapolere linje for at få skæringspunkt intensitet Equation 17 (cm-1) på y-aksen. Beregning af kalibreringsfaktoren (CF) som
      Equation 18.
    6. Find ekstrapolering intensitet Equation 19 for nanopartikler kurver. Kalibrere Equation 19 at få Equation 16 på absolutte omfang ved hjælp af CF:
      Equation 20
    7. Uddrag koncentrationen af partikler fra følgende ligning afledt af (3):
      Equation 21
  3. Udvinding af koncentrationen af atomer i nanopartikler (Equation 22) fra i situ og ex situ SAXSA
    1. Bruge begge koncentrationen af nanopartikler (Equation 59) og den gennemsnitlige værdi af antallet af atomer pr. nanopartikel (Nave) til at beregne den samlede koncentration af atomer, som drøftet nedenfor.
    2. Beregne Nave baseret på den følgende ligning37:
      Equation 24
      hvor r er radius nanopartikel Equation 25 er Avogadro's tal, Rho er det metal tæthed, og Equation 26 er den metal molekylvægt. For palladium, Rho = 12023 kg/m3 og Equation 26 = 0.1064 kg/mol.
    3. For at tage hensyn til den størrelse distribution i estimeringen af den samlede koncentration af atomer i nanopartikler, beregne den Equation 27 ved hjælp af ligning (7) sammen med Schultz distribution faktor:
      Equation 28
    4. Skøn af den koncentration af atomer (Equation 29) ved at multiplicere Equation 27 af koncentrationen af nanopartikler (Equation 59) på ethvert givet tidspunkt som følger:
      Equation 30

5. at opnå kinetiske Data fra i situ SAXSA på kolloid Pd nanopartikel syntese på synkrotron

  1. Før du starter reaktionen, tage SAXSA målinger på tomme kapillær, kapillær fyldt med vand og kapillær fyldt med opløsningsmiddel: hexanol på 50/50.
  2. Overveje at agent forberedelse procedurer for i situ SAXSA er det samme med trin 1 og 2, bortset fra at den samlede reaktion løsning volumen er 6 mL (10 mM Pd(OAc)2 i 3 mL af pyridin eller toluen blandet med 3 mL af 1-hexanol med TOP: Pd molære forhold = 2).
  3. I handskerum, reaktion opløsningen overføres til en 25 mL rund bund kolben med en røre bar inde. Rydde pladsen over løsning med N2 (10 mL/min).
  4. Indstil den omrøring hastighed på 300 rpm. Sætte kolben i forvarmet kogeplade Indsæt til at udløse en reaktion.
  5. Tage 300 μL af reaktion løsning i kapillar monteret gennem X-ray strålegang hver 8 s ved hjælp af en programmeret sprøjten pumpe. Indsamle dataene, spredning af detektoren.
    Bemærk: Transmission af prøven måles direkte ved en ioniseret kammer (uden glasagtig kulstof). Efter hver måling, er løsningen pumpet tilbage til bulk-reaktoren.
  6. Overveje at data kan konverteres automatisk til 1D kurve med programmet beamline. Den gennemsnitlige diameter og standardafvigelse er fremstillet ved montering data med Schultz polydisperse sfære model. Udvinding af koncentrationen af partikler følger de samme procedurer i trin 4.2 ved hjælp af synkrotron x-stråler.

6. modellering strategi og Simulation procedurer for Nukleering og vækst af Palladium (Pd) Metal nanopartikler

  1. Overveje reduktion og Nukleering som en første-ordens pseudo elementære reaktioner (ligning (10)).
    Bemærk: En pseudo elementære reaktion er defineret som summen af en (eller flere) langsom elementære reaktioner efterfulgt af hurtig elementære reaktioner (ikke-sats afgørende reaktioner). Heri, pseudo elementære reaktionen repræsenterer kinetik af den langsomme reaktion(er), men har reaktion ordrer lig med støkiometrisk af summen reaktion (dermed, på sigt pseudo elementære)38. For eksempel, de tilsvarende reaktioner til Pd(OAc)2 reduktion og Nukleering (TOP: Pd kindtand ratio = 1) i overskud af 1-hexanol præsenteres nedenfor15:
    (i) Pd(TOP)(OAc)2(løs) + R'CH2OH→Pd0 + TOP + R'CHO + 2AcOH + løs (samlede ligand dissociation og reduktion), som kan opdeles i trin (ii) og (iii):
    (ii) Pd(TOP)(OAc)2(løs) + løs → Pd(OAc)2(løs)2 + TOP (Ligand dissociation)
    (iii) Pd(OAc)2(løs)2 + R'CH2OH→Pd0 + R'CHO + 2AcOH + (løs)2 (reduktion)
    (iv) n Pd0 →Pd0n (Nukleering)
    Reduktion (iii) og Nukleering (iv) reaktioner kombineres og vises som en pseudo elementære reduktion-Nukleering trin (A→B). Bemærk at A repræsenterer en kinetisk aktive forløber, og mens det er skrevet som Pd(OAc)2(løs)2 i reaktion (iii), andre Pd komplekser kunne være til stede.
  2. Overveje overflade væksten af nanopartikler til at være autocatalytic. Autocatalytic vækst er en tilstand af vækst, som opstår gennem reduktion af forløber på nanopartikel overflade (ligning (11))37.
  3. Højde for bindingen af udjævningen ligander (øverst) med en forløber, (der ændrer forløber reaktivitet) samt overflade af partiklen.
    Bemærk: Dissociation af ligander (modsatte reaktion 12) var vist sig at være vigtigt for Nukleering af Ir nanopartikler39. Desuden, har andre undersøgelser vist, at ligander påvirker forløber reaktivitet (reaktion 12) samt væksten i kolloid nanopartikler14,15,16. Omfatter disse reaktioner i modellen (ligninger (12) og (13)) som to reversible reaktioner (hverken antages at være ekvilibreres under reaktionen)14. Bemærk at vores udvidelse af FW mekanisme13 (reaktioner 10 og 11) tegnede sig for første gang for reversible bindingen af ligander med både forløberen (reaktion 12) og overfladen af nanopartikler (reaktion 13). 14
  4. Antage følgende reaktioner er pseudo elementære.
    Equation 31
    Equation 32
    Equation 34
    Equation 35
    Her, Equation 36 er konstanten reduktion/Nukleering Equation 37 overflade vækst sats konstant, Equation 38 den forreste reaktion konstant for reaktion (12), Equation 39 konstanten ligevægt for ligand-metal forløber bindende (dvs. reaktion 12), Equation 40 den forreste reaktion konstant for reaktion (13), og Equation 41 ligevægt konstant for bindingen af ligand med nanopartikel overflade (dvs. reaktion 13).
    Bemærk: Derudover A er repræsentant for den kinetisk aktive forløber, L den takstlofter ligand (her TOP), AL ligand-metal kompleks (her Pd(II)–TOP) der kan koordineres med forskellige ligander (såsom acetat, 1- hexanol eller pyridin), B det ikke-reducerede Pd overflade atom og BL Pd atom bundet med ligand, Pd0 – TOP. Derudover se den komplette liste for model beskrivelse og antagelser i tidligere publikation14.
  5. Beregne koncentrationen af Pd atomer (Equation 29) fra den kinetiske model baseret på følgende ligning.
    Equation 42
  6. Beregne koncentrationen af nanopartikler (Equation 59) fra model (hvis ingen tegn på byområdet findes) som følger:
    Equation 43
    Her, Equation 44 er reaktionstid, Equation 45 aktive forløber koncentration, Equation 46 Avogadro's tal (6.022 x 1023) og Equation 48 kerne størrelse (atomer/kernen). Equation 48 er udvalgt til at være "4" baseret på den mindste størrelse opdaget under reaktionen.
  7. Brug følgende differentialligninger og oprindelige betingelser (i MATLAB) at opnå koncentration profilen af forskellige arter.
    Differentialligninger:
    Equation 49
    Equation 50
    Equation 51
    Equation 52
    Equation 53
    Derudover for metal forløber og ligand koncentrationer (ligninger 21 og 22) på et givet tidspunkt "t", kan følgende relationer skrives som følger:
    Equation 54
    Equation 55
    Equation 56
    Bemærk: Reaktion Equation 57 anses for at være i ligevægt på tid = 0. Efter reaktionen forløber, er reaktionen ikke længere begrænset til at være i ligevægt.
    Equation 58
  8. Minimere SR (dvs., summen af normaliserede kvadrerede fejl) mellem eksperimenter og model for Equation 59 og Equation 62 ved hjælp af MATLAB funktion fminsearch til at udtrække passende parametre (sats konstanter vist i ligninger 10-13).
    Equation 60
    Her Equation 61 er antallet af eksperimentelle datapunkter.
  9. Vælg tilsvarende fordeling af antallet af datapunkter langs reaktionstid og y-aksen (Equation 59 eller Equation 62 ) for at sikre minimering funktion er ikke vægtes mod datapunkter på tidlig eller senere reaktionstider.

7. at opnå Nukleering og vækst priser fra både den eksperimentelle Data og Model

  1. Beregne Nukleering og vækst priser fra den model, ved hjælp af følgende ligninger.
    Equation 63
    Equation 64
    Her, [Equation 65] repræsenterer koncentrationen af atomer, som bidrog kun til partikel vækst.
    Bemærk: At gøre enheden for Nukleering og vækst satser det samme (dvs., mol. L-1.s-1), det er påkrævet at multiplicere ligning (26) med [Equation 66]. Dette gør det muligt for os at foretage en sammenligning mellem satserne.
  2. Skøn Nukleering sats fra eksperimentelt målte antallet af partikler ved hjælp af korte tidsintervaller.
    Equation 67
  3. Estimere vækstraten ved at fratrække bidrag af Nukleering fra den samlede koncentration af atomer (Equation 68) eller metal forløber forbrug. "Equation 68" kvantificerer både dannelsen af partikler (kernen) og partikel vækst.
    Equation 69

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Systematisk undersøge om de takstlofter ligander alter kinetik af Nukleering og vækst, tog vi de to følgende tilgange: (i) bindingen af ligand med metal fandtes ikke i den kinetiske model svarer til tidligere undersøgelser (dvs., Nukleering og autocatalytic vækst) (ii) den reversible binding af udjævningen ligand med forstadiet og overfladen af nanopartikel blev taget i betragtning i modellen (dvs., ligand-baseret model beskrevet i protokollen). Vedrørende Pd syntese i toluen, som vist i figur 1, uden at foretage afregning for bindende ligand-metal model undladt at fange tid udviklingen af nanopartikler koncentration (Equation 72), og koncentrationen af Pd atomer (Equation 73). Som et alternativ, vi gennemført vores nyudviklede kinetiske model (figur 2) og som afbilledet i figur 3, modellen nøjagtigt forudser vores i situ -data (både Equation 72 og Equation 73 under reaktion). Dette viser yderligere, at de takstlofter ligander faktisk påvirker Nukleering og væksten kinetik af Pd nanopartikler.

Estimering sats konstanter (tabel 1) fra modellen yderligere gør det muligt for os at få nyttige oplysninger om kinetik af nanopartikel dannelse. I denne forbindelse, figur 4A viser sammenligningen mellem Nukleering og vækst priser (som anslået fra modellen) og resultater klart afslører at Nukleering er langsom, mens væksten er hurtig, som accepterer godt med tidligere undersøgelser1, 14. Modellering og eksperimentelle resultater viser, at den metal forløber/monomer ikke undergår brast Nukleering. Dette er illustreret ved den i situ SAXSA og modellering resultater hvor Nukleering fortsætter indtil udgangen af syntese (figur 3B og figur 4A). Kontinuerlig dannelsen af cellekerner, derfor modsiger de LaMer brast Nukleering og vækst model men understøtter den løbende Nukleering reaktion i Finke-Watzky to trin mekanisme. Desuden, kan at Nukleering monteres ved pseudo første ordre; men vi kan ikke udelukke, at Nukleering kunne være højere i rækkefølgen. Heri, som vist i figur 4B, liganden spiller en central rolle i kontinuiteten i Nukleering ved yderligere bindende nanopartikel overflade og reducere koncentrationen af aktive steder (dvs., [B]). Dette drastisk reducerer partikel vækstraten og udvider tidsvindue for Nukleering i hele syntesen. Derudover vores aktuelle resultater præsenteres i dette arbejde i kombination med vores tidligere undersøgelse14 (hvor syntesen blev udført under forskellige forsøgsbetingelser) angiver at ligand og forløber koncentrationerne ikke har en betydelig indflydelse på sats og ligevægt konstanter, som viser den kemiske troskab mellem model og det virkelige system.

Næste, vi aftestede anvendeligheden af vores ligand-baseret model til et andet opløsningsmiddel system, hvor pyridin blev brugt som opløsningsmiddel i stedet for toluen. Vi kan se, at trods betydelige forskellen til Nukleering og vækst kinetik i pyridin i forhold til toluen (figur 5 og tabel 1), modellen nøjagtigt indfanger i situ -data Equation 72 og Equation 73 , og giver mulighed for mere præcis estimering af sats konstanter (tabel 1). En af de vigtige funktioner, der gør en kinetiske model robust er, at det skal kunne forudsige syntetiske betingelser for opnåelse af nanopartikler med ønskede størrelser. Derfor, vi gennemført vores ligand-baseret model (ved hjælp af de samme sats konstanter rapporteret i tabel 1) at forudsige størrelse under forskellige koncentrationer af metal forløber, Pd(OAc)2, i pyridin. Figur 6 viser, at modellen kan give en meget nøjagtig vurdering af nanopartikel størrelse under forskellige koncentrationer af metal forløber. Modellering samt de eksperimentelle resultater viser, at nanopartikler bliver større i størrelse ved højere forløber koncentration. Dette skyldes, at væksten er anden ordre kinetik, mens Nukleering er første ordre, hvilket gør den hurtigere vækst på højere forløber koncentration14.

Figure 1
Figur 1. Eksperimenterende og to-trins modellering resultater for syntese af Pd nanopartikler i toluen: (A) koncentration af Pd atomer og (B) koncentration af nanopartikler. Sats konstanter er Equation 36 = Equation 74 s-1 og Equation 75 = Equation 76 L.mol-1.s-1. Eksperimentelle betingelse: [Pd(OAc)2] = 25 mM, TOP: Pd molære forhold = 2 og T (° C) = 100. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2. Skematisk af ligand-medieret Nukleering og vækst model. I denne foreslåede model, de takstlofter ligander kan knytte og tage afstand fra både metal forløber og nanopartikel overflade, derved påvirker Nukleering og væksten kinetik (gennem at ændre koncentrationen af kinetically aktive forløber og den antallet af gratis overflade sites, henholdsvis). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3. Eksperimenterende og ligand-baseret modellering resultater for syntese af Pd nanopartikler i toluen: (A) koncentration af Pd atomer og (B) koncentration af nanopartikler. Sats konstanter er sammenfattet i tabel 1. Eksperimentelle betingelse: [Pd(OAc)2] = 25 mM, TOP: Pd molære forhold = 2 og T (° C) = 100. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4. (A) satser for Nukleering og vækst udvundet fra den ligand-baseret model for syntese af Pd nanopartikler i toluen og (B) Equation 77 ratio. Eksperimentelle betingelse: [Pd(OAc)2] = 25 mM, TOP: Pd molære forhold = 2 og T (° C) = 100. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5. Eksperimenterende og ligand-baseret modellering resultater for syntese af Pd nanopartikler i pyridin: (A) koncentration af Pd atomer og (B) koncentration af nanopartikler. Sats konstanter er sammenfattet i tabel 1. Eksperimentelle betingelse: [Pd(OAc)2] = 2,5 mM, TOP: Pd molære forhold = 2 og T (° C) = 100. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6. Model forudsigelse af endelige nanopartikel størrelse som funktion af forløber i pyridin løsning (forsøgsdata fra Mozaffari mfl. 14). Fejllinjer repræsenterer partikelstørrelsesfordeling standardafvigelse. Eksperimentelle betingelse: TOP: Pd molære forhold = 2 og T (° C) = 100. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

k1-nuc k2-vækst k3-f (A + L) k4-f (B + L) K5-eq (A + L) K6-eq (B + L)
Enheder s-1 L.mol-1.s-1 L.mol-1.s-1 L.mol-1.s-1 L.mol-1 L.mol-1
25 mM Pd i toluen 1.8 × 10-5 10 × 10-1 4.7 × 10-3 3 × 10-1 1,5 × 101 1 × 103
2,5 mM Pd i pyridin 1,74 × 10-5 2.34 × 101 1,7 × 10-1 2.13 × 10-2 3,54 × 102 1.44 × 102

Tabel 1. De udtrukne sats konstanter for Pd nanopartikel syntese i forskellige opløsningsmidler (toluen og pyridin). Eksperimentel betingelse: TOP: Pd molære forhold = 2 og T (° C) = 100.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denne undersøgelse præsenterede vi en kraftfuld metode til at undersøge virkningen af udjævningen ligander på Nukleering og vækst af metal nanopartikler. Vi syntetiseret Pd nanopartikler i forskellige opløsningsmidler (toluen og pyridin) med Pd acetat som metal forløber og TOP som liganden. Vi brugte i situ SAXSA for at udtrække koncentrationen af reduceret atomer (Nukleering og vækst begivenheder) samt koncentrationen af nanopartikler (Nukleering hændelse), hvor både eksperimentelle observerbare blev anvendt som model-indgange. Desuden ved at overveje hældningen på koncentrationen af nanopartikler og koncentration af atomer på den tidlige reaktionstid, vores metode (Brug i situ SAXSA og kinetic modellering), tilladt os at anslå de øvre og nedre obligationer for den Nukleering og vækst sats konstanter (flere detaljer kan findes i ref. 14, som var den første undersøgelse at afkoble bidrag af Nukleering og væksten i den samlede reduktion af metal).

Der er tre vigtige trin i systematisk undersøge virkningerne af Nukleering ligand-metal bindende og vækst af kolloid nanopartikler: (i) måling af udviklingen i størrelse samt koncentrationen af nanopartikler (trin 4.1-4.3). Dette er et vigtigt skridt, da det kan give mere detaljerede oplysninger om både Nukleering og vækst begivenheder, (ii) udvikle en robust kinetiske model, som udtrykkeligt konti for reaktionerne fra capping ligander med metal og også omfatter de mest relevante reaktioner under dannelse og vækst af nanopartikler (trin 6.4) og (iii) konstruere en passende forbindelse mellem de eksperimentelle observerbare og de udvundet fra modellen (fx., størrelse måles eksperimentelt versus størrelse udvundet fra model).

Det er vigtigt at bemærke, at på grund af den lille størrelse af partikler (< 10 nm i diameter), og hurtig Nukleering og vækstrater i begyndelsen af reaktionen, en høj energi og høj flux X-ray stråle er nødvendig for at opnå i situ data , som kun kan realiseres på synkrotron. Selv med synkrotron bjælker, det er svært at fange enhver størrelse under 0,5 nm medmindre koncentrationen af partiklen er høj nok. En tommelfingerregel princip er at SAXSA intensitet reducerer med 6th magt partikelstørrelse, men det er kun lineært proportionalt med koncentrationen af nanopartikler. Derudover for mindre nanopartikler, dataopsamling op til meget højere bølge vektor q (bredere vinkel) er påkrævet, hvor baggrunden spredning fra opløsningsmidler blive mere markant skade for signal-støj-forhold. Dette begrænser størrelse og koncentration af små nanopartikler, der kan blive opdaget i de tidlige stadier af reaktionen, især når Nukleering er langsom og kontinuerlig som vist i dette arbejde. Men mens den høje energi/flux giver mulighed for erhvervelse af i situ data, kan bjælken også forårsage skader på prøve (bymæssigt område af nanopartikler og/eller deposition på cellevægge). Derfor, i trin 5.1, beam energi og X-ray eksponering tid behovet for at blive testet og justeres til det niveau, der giver den bedste datakvalitet (signal for støjforhold) til påvisning af små nanopartikler i de tidlige stadier af reaktionen uden at forårsage skader på prøven. Den fejlfinding, der skal gøres på synkrotron under i situ SAXSA målingen, dvs., at overvåge SAXSA spectra og sikre, at ingen bymæssigt område/nedbør opstår under syntesen. Gennem et par tests, beam energi blev endelig sat på 18 keV med en passende eksponeringstid (0,1 s) at fange nok signal, og derfor de små Pd nanopartikel størrelse i den tidlige fase af reaktion. Vi bemærker også, at mens den nuværende kinetiske model ikke tager højde for bymæssige bebyggelser, hvis sådanne vækst mekanisme er dominerende, modellen kan ændres til at omfatte byområdet trin (f.eks B + B → C og B + C → 1.5 C, hvor B og C repræsenterer de små og større nanopar ticles, henholdsvis)1. Men, byområder som godt som andre former for vækst (dvs., Ostwald og fordøjelsessystemet modning)40 ville være bedst beskrevet af population baseret modeller24,25,32,33 .

Som allerede drøftet i håndskriftet, er den underliggende mekanisme for nanopartikel Nukleering og vækst dårligt forstået, især ved tilstedeværelse af koordinere ligander. For eksempel, viste de seneste undersøgelser, at TOP-Pd bindende sænker Nukleering og vækst sats af Pd nanopartikler14,15,16,30. Derfor stod vi udtrykkeligt for ligand-metal-bindende i vores kinetiske model. Hvad der adskiller vores metode fra andre relevante undersøgelser er at vores ligand-baseret model finder ligand bindingen med både forløber og overfladen af metal nanopartikel som reversible reaktioner og ingen priori antagelser er lavet om, hvorvidt den ligander er i ligevægt med enten af dem. Desuden, i modsætning til tidligere undersøgelser hvor kun en eksperimentel observerbare (enten størrelse33 eller koncentration af atomer23, osv.) blev brugt til model verifikation, bruger vores ligand-baseret model både partikelstørrelse og koncentration af nanopartikler som model input. Derfor, det giver os mulighed at opnå mere præcise skøn for reaktionen sats og ligevægt konstanter.

Ved hjælp af vores foreslåede metode, viste vi den prædiktive effekt af vores ligand-baseret model. I denne henseende viste vi, at modellen kan forudsige syntese betingelser at opnå nanopartikler med forskellige størrelser, som følgelig minimerer behovet for forsøg og fejl. Med denne enkle "varme op" syntese metode, kan størrelsen nanopartikel blive tunet ved at ændre typen opløsningsmidler eller metal koncentrationen. Disse forskellige størrelse Pd nanopartikler kan har potentielle anvendelsesmuligheder i katalyse, medicinafgivelse og sensorer15,41. Præsenteres syntese strategi sammen med den kinetiske modellering kan potentielt bruges til at give indsigt om rollen, udjævningen ligander i Nukleering og vækst af forskellige typer af nanopartikler til at guide deres kontrollerede syntese.

For det fremtidige arbejde direkte vi vores forskning mod udvikling af kinetiske modeller med evne til at forudsige størrelsen fordelingen under syntesen. Derudover vil vi yderligere undersøge gyldigheden af vores ligand-baseret model under forskellige forsøgsbetingelser, herunder forskellige temperaturområder og forskellige typer af ligander og metaller.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Der er ingen interessekonflikt til betænkningen.

Acknowledgments

Arbejdet var primært finansieret af National Science Foundation (NSF), er kemi Division (award antallet CHE-1507370) anerkendt. Ayman M. Karim og Wenhui Li anerkender delvis finansiel støtte af 3M ikke-fastansatte Fakultet Award. Denne forskning anvendes ressourcer af den avancerede Photon kilde (beamline 12-ID-C, bruger forslag GUP-45774), en US Department af energi (DOE) Office of Science bruger Facility drives for DOE Office of Science ved Argonne National Laboratory under Kontraktnr. DE-AC02-06CH11357. Forfatterne vil gerne takke Yubing Lu, en Ph.D. kandidat i Chemical Engineering Department på Virginia Tech for hans venlige hjælp med SAXSA målinger. Det præsenterede arbejde blev delvis henrettet på Center for integreret nanoteknologi, en Office of Science bruger Facility drives for den amerikanske afdeling af Energy (DOE) Office of Science. Los Alamos National Laboratory, en positiv særbehandling lige mulighed for arbejdsgiver, drives af Los Alamos National sikkerhed, LLC, til det nationale nukleare sikkerhed Administration af det amerikanske Department of Energy kontrakt DE-AC52-06NA25396.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
palladium acetate (Pd(OAc)2) ALDRICH 520764
anhydrous acetic acid SIAL 338826
trioctylphosphine ALDRICH 718165
pyridine MilliporeSigma PX2012-7
toluene SIAL 244511
1-hexanol SIAL 471402
N8 Horizon SAXS Bruker A32-X1
glovebox Vaccum Atmospheres Co. 109035
MR HEI-TEC 115V Hotplate Heidolph 5053000000
hotplate Monoblock insert Heidolph 5058000800
heat-On 25-ml insert Heidolph 5058006200
7 mL vials SUPELCO 27518
micro stir bar PTFE  VWR 58948-353
egg-Shaped Bars  Fisherbrand™  14-512-121
25 mL round bottom flasks ALDRICH Z167495
quartz capillary Hampton Research HR6-148
MATLAB R2016b MathWorks
Bruker SAXS 1.0v Bruker
Diffrac Measurement Center 4.0v Bruker

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Özkar, S., Finke, R. G. Palladium(0) Nanoparticle Formation, Stabilization, and Mechanistic Studies: Pd(acac)2 as a Preferred Precursor, [Bu4N]2HPO4 Stabilizer, plus the Stoichiometry, Kinetics, and Minimal, Four-Step Mechanism of the Palladium Nanoparticle Formation and Subsequent Agglomeration Reactions. Langmuir. 32 (15), 3699-3716 (2016).
  2. Ma, S., Tang, Y., Liu, J., Wu, J. Visible paper chip immunoassay for rapid determination of bacteria in water distribution system. Talanta. 120, 135-140 (2014).
  3. Jing, C., et al. New insights into electrocatalysis based on plasmon resonance for the real-time monitoring of catalytic events on single gold nanorods. Analytical chemistry. 86 (11), 5513-5518 (2014).
  4. Tobias, A., Qing, S., Jones, M. Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles. Journal of Visualized Experiments. (109), e53383 (2016).
  5. Rezvantalab, H., Connington, K. W., Shojaei-Zadeh, S. Shear-induced interfacial assembly of Janus particles. Physical Review Fluids. 1 (7), 074205 (2016).
  6. Mer, V. K. L. Nucleation in Phase Transitions. Industrial & Engineering Chemistry. 44 (6), 1270-1277 (1952).
  7. LaMer, V. K., Dinegar, R. H. Theory, production and mechanism of formation of monodispersed hydrosols. Journal of the American Chemical Society. 72 (11), 4847-4854 (1950).
  8. Polte, J. Fundamental growth principles of colloidal metal nanoparticles-a new perspective. CrystEngComm. 17 (36), 6809-6830 (2015).
  9. Sugimoto, T., Shiba, F., Sekiguchi, T., Itoh, H. Spontaneous nucleation of monodisperse silver halide particles from homogeneous gelatin solution I: silver chloride. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 164 (2), 183-203 (2000).
  10. Yao, Q., et al. Understanding seed-mediated growth of gold nanoclusters at molecular level. Nature Communications. 8, (2017).
  11. van Embden, J., Sader, J. E., Davidson, M., Mulvaney, P. Evolution of Colloidal Nanocrystals: Theory and Modeling of their Nucleation and Growth. The Journal of Physical Chemistry C. 113 (37), 16342-16355 (2009).
  12. Vreeland, E. C., et al. Enhanced Nanoparticle Size Control by Extending LaMer's Mechanism. Chemistry of Materials. 27 (17), 6059-6066 (2015).
  13. Watzky, M. A., Finke, R. G. Transition Metal Nanocluster Formation Kinetic and Mechanistic Studies. A New Mechanism When Hydrogen Is the Reductant: Slow, Continuous Nucleation and Fast Autocatalytic Surface Growth. Journal of the American Chemical Society. 119 (43), 10382-10400 (1997).
  14. Mozaffari, S., et al. Colloidal nanoparticle size control: experimental and kinetic modeling investigation of the ligand-metal binding role in controlling the nucleation and growth kinetics. Nanoscale. 9 (36), 13772-13785 (2017).
  15. Karim, A. M., et al. Synthesis of 1 nm Pd Nanoparticles in a Microfluidic Reactor: Insights from in Situ X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy and Small-Angle X-ray Scattering. The Journal of Physical Chemistry C. 119 (23), 13257-13267 (2015).
  16. Ortiz, N., Skrabalak, S. E. Manipulating local ligand environments for the controlled nucleation of metal nanoparticles and their assembly into nanodendrites. Angewandte Chemie International Edition. 51 (47), 11757-11761 (2012).
  17. Ortiz, N., Hammons, J. A., Cheong, S., Skrabalak, S. E. Monitoring Ligand-Mediated Growth and Aggregation of Metal Nanoparticles and Nanodendrites by In Situ Synchrotron Scattering Techniques. ChemNanoMat. 1 (2), 109-114 (2015).
  18. Abellan, P., et al. Gaining Control over Radiolytic Synthesis of Uniform Sub-3-nanometer Palladium Nanoparticles: Use of Aromatic Liquids in the Electron Microscope. Langmuir. 32 (6), 1468-1477 (2016).
  19. Yin, X., et al. Quantitative Analysis of Different Formation Modes of Platinum Nanocrystals Controlled by Ligand Chemistry. Nano Letters. 17 (10), 6146-6150 (2017).
  20. Besson, C., Finney, E. E., Finke, R. G. A Mechanism for Transition-Metal Nanoparticle Self-Assembly. Journal of the American Chemical Society. 127 (22), 8179-8184 (2005).
  21. Yao, S., et al. Insights into the Formation Mechanism of Rhodium Nanocubes. The Journal of Physical Chemistry C. 116 (28), 15076-15086 (2012).
  22. Asakura, H., et al. In situ time-resolved DXAFS study of Rh nanoparticle formation mechanism in ethylene glycol at elevated temperature. Physical Chemistry Chemical Physics. 14 (9), 2983-2990 (2012).
  23. Harada, M., Ikegami, R. In Situ Quick X-ray Absorption Fine Structure and Small-Angle X-ray Scattering Study of Metal Nanoparticle Growth in Water-in-Oil Microemulsions during Photoreduction. Crystal Growth & Design. 16 (5), 2860-2873 (2016).
  24. Lazzari, S., Abolhasani, M., Jensen, K. F. Modeling of the formation kinetics and size distribution evolution of II-VI quantum dots. Reaction Chemistry & Engineering. 2 (4), 567-576 (2017).
  25. Maceiczyk, R. M., Bezinge, L. Kinetics of nanocrystal synthesis in a microfluidic reactor: theory and experiment. Reaction Chemistry & Engineering. 1 (3), 261-271 (2016).
  26. LaGrow, A. P., Ingham, B., Toney, M. F., Tilley, R. D. Effect of Surfactant Concentration and Aggregation on the Growth Kinetics of Nickel Nanoparticles. The Journal of Physical Chemistry C. 117 (32), 16709-16718 (2013).
  27. Lim, B., et al. Shape-controlled synthesis of Pd nanocrystals in aqueous solutions. Advanced Functional Materials. 19 (2), 189-200 (2009).
  28. Schrader, I., Warneke, J., Backenköhler, J., Kunz, S. Functionalization of Platinum Nanoparticles with l-Proline: Simultaneous Enhancements of Catalytic Activity and Selectivity. Journal of the American Chemical Society. 137 (2), 905-912 (2015).
  29. Wan, X. -K., Wang, J. -Q., Nan, Z. -A., Wang, Q. -M. Ligand effects in catalysis by atomically precise gold nanoclusters. Science Advances. 3 (10), e1701823 (2017).
  30. Yang, Z., Klabunde, K. J. Synthesis of nearly monodisperse palladium (Pd) nanoparticles by using oleylamine and trioctylphosphine mixed ligands. Journal of Organometallic Chemistry. 694 (7), 1016-1021 (2009).
  31. Wikander, K., Petit, C., Holmberg, K., Pileni, M. -P. Size control and growth process of alkylamine-stabilized platinum nanocrystals: a comparison between the phase transfer and reverse micelles methods. Langmuir. 22 (10), 4863-4868 (2006).
  32. Rempel, J. Y., Bawendi, M. G., Jensen, K. F. Insights into the Kinetics of Semiconductor Nanocrystal Nucleation and Growth. Journal of the American Chemical Society. 131 (12), 4479-4489 (2009).
  33. Perala, S. R. K., Kumar, S. On the Mechanism of Metal Nanoparticle Synthesis in the Brust-Schiffrin Method. Langmuir. 29 (31), 9863-9873 (2013).
  34. Dreiss, C. A., Jack, K. S., Parker, A. P. On the absolute calibration of bench-top small-angle X-ray scattering instruments: a comparison of different standard methods. Journal of applied crystallography. 39 (1), 32-38 (2006).
  35. Li, T., Senesi, A. J., Lee, B. Small Angle X-ray Scattering for Nanoparticle Research. Chemical Reviews. 116 (18), 11128-11180 (2016).
  36. Kotlarchyk, M., Stephens, R. B., Huang, J. S. Study of Schultz distribution to model polydispersity of microemulsion droplets. The Journal of Physical Chemistry. 92 (6), 1533-1538 (1988).
  37. Watzky, M. A., Finney, E. E., Finke, R. G. Transition-Metal Nanocluster Size vs Formation Time and the Catalytically Effective Nucleus Number: A Mechanism-Based Treatment. Journal of the American Chemical Society. 130 (36), 11959-11969 (2008).
  38. Watzky, M. A., Finke, R. G. Nanocluster Size-Control and "Magic Number" Investigations. Experimental Tests of the "Living-Metal Polymer" Concept and of Mechanism-Based Size-Control Predictions Leading to the Syntheses of Iridium(0) Nanoclusters Centering about Four Sequential Magic Numbers. Chemistry of Materials. 9 (12), 3083-3095 (1997).
  39. Özkar, S., Finke, R. G. Nanoparticle Nucleation Is Termolecular in Metal and Involves Hydrogen: Evidence for a Kinetically Effective Nucleus of Three {Ir3H2x·P2W15Nb3O62}6- in Ir(0)n Nanoparticle Formation From [(1,5-COD)IrI·P2W15Nb3O62]8- Plus Dihydrogen. Journal of the American Chemical Society. 139 (15), 5444-5457 (2017).
  40. Sahu, P., Prasad, B. L. Time and temperature effects on the digestive ripening of gold nanoparticles: is there a crossover from digestive ripening to Ostwald ripening? Langmuir. 30 (34), 10143-10150 (2014).
  41. Schwartzkopf, M., et al. Real-Time Monitoring of Morphology and Optical Properties during Sputter Deposition for Tailoring Metal-Polymer Interfaces. ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (24), 13547-13556 (2015).

Tags

Kemi sag 136 ligander palladium Nukleering og vækst kinetic modellering ligand-baseret model LaMer størrelse kontrol lille vinkel X-ray spektroskopi
Ligand-medieret Nukleering og vækst af Palladium Metal nanopartikler
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Mozaffari, S., Li, W., Thompson, C., … More

Mozaffari, S., Li, W., Thompson, C., Ivanov, S., Seifert, S., Lee, B., Kovarik, L., Karim, A. M. Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles. J. Vis. Exp. (136), e57667, doi:10.3791/57667 (2018).

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