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-mediert Nucleation og vekst av Palladium metall 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

Hovedmålet med dette arbeidet er å belyse rollen capping agenter i å regulere mengden av palladium nanopartikler ved å kombinere jegn situ liten vinkel x-ray spredning (SAXS) og ligand-baserte kinetic modellering.

Abstract

Størrelse, størrelsesDistribusjon og stabilitet av kolloidalt nanopartikler er sterkt påvirket av tilstedeværelsen av capping ligander. Til tross for det viktige bidraget capping ligander under syntese reaksjonen, er deres rolle i å regulere nucleation og vekst utbredelsen av kolloidalt nanopartikler ikke godt forstått. I dette arbeidet, viser vi en mekanistisk undersøkelse av rollen som trioctylphosphine (øverst) i Pd nanopartikler i forskjellige løsemidler (toluen og pyridine) i situ SAXS og ligand-baserte kinetic modellering. Våre resultater under ulike syntetiske forhold avsløre overlappingen av nucleation og vekst av Pd nanopartikler under reaksjonen, som motsier LaMer-type nucleation og vekst modellen. Modellen står for the kinetics av Pd-TOP bindende for både forløperen og partikkel overflaten, noe som er viktig å fange størrelse utviklingen samt konsentrasjonen av partikler i situ. I tillegg illustrere vi forutsigende makt våre ligand modell gjennom designe syntetiske betingelsene hente nanopartikler med ønsket størrelse. Foreslåtte metodikken kan brukes på andre syntese systemer og derfor fungerer som en effektiv strategi for prediktiv syntese av kolloidalt nanopartikler.

Introduction

Kontrollert syntese av metallisk nanopartikler er av stor betydning på grunn av den store anvendelser av nanostructured materialer i katalyse, photovoltaic, fotonikk, sensorer og stoffet levering1,2,3, 4,5. For å syntetisere nanopartikler med bestemte utskriftsstørrelser og størrelsesDistribusjon, er det viktig å forstå den underliggende mekanismen for partikkel nucleation og vekst. Likevel har skaffe nanopartikler med slike kriterier utfordret nano-syntese samfunnet på grunn av langsom fremgang i å forstå mekanismene som syntese og mangel på robust kinetic modeller tilgjengelig i litteraturen. I 1950, LaMer foreslått en modell for nucleation og vekst av svovel sols, hvor det er en eksplosjon av nucleation etterfulgt av en diffusion-kontrollerte vekst kjerner6,7. I denne foreslåtte modellen, er det postulerte at monomer konsentrasjonen øker (på grunn av reduksjon eller nedbryting av forløperen) og når nivået er over den kritiske supersaturation, energien barrieren for partikkel nucleation kan overvinnes, resulterer i en burst nucleation (homogen nucleation). Den foreslåtte burst nucleation, monomer konsentrasjon dråper og faller under kritiske supersaturation nivå, nucleation stopper. Neste, dannet kjerner er postulert for å vokse via spredningen av monomerer mot nanopartikler overflaten, mens ingen ekstra nucleation hendelser oppstår. Dette resulterer i effektivt skille nucleation og vekst i tiden og kontrollere størrelsesDistribusjon under den vekst prosessen8. Denne modellen ble brukt til å beskrive dannelsen av forskjellige nanopartikler inkludert Ag9, Au10, CdSe11og Fe3O412. Imidlertid vist flere studier at klassisk nucleation teorien (CNT) ikke kan beskrive dannelsen av kolloidalt nanopartikler, spesielt for metalliske nanopartikler hvor overlappingen nucleation og vekst er observert1, 13,14,15,16,17. I en av disse studiene etablert Watzky og Finke en totrinns mekanisme for dannelsen av iridium nanopartikler13, der en langsom kontinuerlig nucleation overlapper med en rask hydrogenion overflaten vekst (der vekst er autocatalytic). Den langsomme nucleation og rask autocatalytic vekst ble også observert for ulike typer metall nanopartikler, som Pd14,15,18, Pt19,20og Rh21 ,22. Til tross for nylige fremskritt i utviklingen nucleation og vekst, modeller,1,,23,,24,,25, rollen til ligander ignorert ofte i foreslåtte modeller. Likevel er ligander vist å påvirke nanopartikler størrelse14,15,26 og morfologi19,27 samt katalytisk aktivitet og selektivitet28 , 29. For eksempel Yang et al. 30 kontrollert Pd hydrogenion størrelsen varierer fra 9.5 og 15 nm ved å variere konsentrasjonen av trioctylphosphine (øverst). I syntesen av magnetiske nanopartikler (Fe3O4), størrelse merkbart dårligere fra 11 til 5 nm når ligand (octadecylamine) til metall forløper ratio økt fra 1 til 60. Interessant, størrelsen på Pt nanopartikler viste seg å være følsom for kjeden lengden på Amin ligander (f.eks., n-hexylamine og octadecylamine), hvor mindre hydrogenion størrelse kan oppnås ved hjelp av lengre kjede (dvs., octadecylamine)31.

Størrelsen endring forårsaket av ulike konsentrasjon og ulike typer av ligander er et klart bevis for bidrag av ligander i kinetics nucleation og vekst. Dessverre, noen studier utgjorde rollen ligander, og i disse studiene, flere forutsetninger ble ofte laget for enkelhets skyld, som i sin tur gjør disse modellene gjelder bare for bestemte betingelser32,33. Mer spesifikt, utviklet Rempel og kolleger en kinetisk modell for å beskrive dannelsen av kvante prikker (CdSe) i nærvær av capping ligander. Men i deres studie antas binding av ligand hydrogenion overflate for å være likevekt ved enhver tid32. Denne antakelsen kan holde sant når ligander i store overskudd. Vår gruppe nylig utviklet en ny ligand modell14 som stod for bindingen capping ligander med både forløperen (metall komplekse) og overflaten av hydrogenion som reversibel reaksjoner14. I tillegg kan våre ligand modell potensielt brukes i andre metall hydrogenion systemer, der syntese kinetics synes å være påvirket av tilstedeværelsen av ligander.

I denne studien bruker vi vår nylig utviklede ligand-basert modell for å forutsi dannelse og vekst av Pd nanopartikler i forskjellige løsemidler inkludert toluen og pyridine. For modell innspill, i situ SAXS ble benyttet til få konsentrasjonen av nanopartikler og størrelse distribusjon under syntese. Måling både størrelsen og konsentrasjonen av partikler, supplert av kinetic modellering, tillater oss å trekke mer presis informasjon på nucleation og vekst priser. Videre viser vi at våre ligand-basert modell, som uttrykkelig står for ligand-metal bindingen, er svært forutsigende og kan brukes til å utforme syntese fremgangsmåtene å få nanopartikler med ønsket størrelse.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Pd Acetate Recrystallization

Advarsel: Denne protokollen innebærer hands-on operasjoner med høy temperatur glass og løsning. Bruk personlig verneutstyr som vernebriller og varmebestandige hansker. Alle operasjoner som involverer løsning håndtering bør gjennomføres på avtrekksvifte og unngå andre varme kilder i nærheten på grunn av etsende og brennbare egenskaper av vannfri eddiksyre.

  1. Legge til 40 mL av vannfri eddiksyre i en 50 mL tre halsen rundt bunnen flasken 0,75 g Pd acetate og røre bar. Knytte kondensatoren til midten halsen, cap de andre to åpningene og fikse kolbe på den gripende kokeplate.
  2. Åpne kondenserende vannet ventilen sakte og la vannet strømme gjennom kondensatoren. Rør løsningen for 10-15 min på 300 rpm ved romtemperatur til ingen flere Pd acetate kan oppløse.
  3. Angi kokeplate temperaturen på 100 ° C. Når temperaturen når 100 ° C, vente i ca 30 min til Pd acetate helt oppløses.
  4. Samtidig Forvarm to 20 mL hetteglass og alle filtrering delene ved 90 ° C i tørking ovn. Også, varme litt vann i et 500 mL beaker inntil det nærmer kokepunktet.
  5. Raskt montere filtrering delene og plasser filteret kolbe på en forvarmet kokeplate (ved 100 ° C). Koble vakuumpumpe til filteret kolbe. Raskt fjerne tre-hals runde bunnen kolbe fra kokeplate og filtrere Pd acetate løsningen under vakuum.
  6. Etter filtrering, raskt hell væsken i to 20 mL hetteglass. Cap hetteglass og dyppe dem i varmt vann i begeret.
  7. Begeret oppføre en kokeplate på 80 ° C og sakte redusere temperaturen til romtemperatur ved å redusere temperaturen kokeplate med 20 ° C hver time.
  8. Slå av varmeplaten etter 3 h. forlate begeret over natten for krystallisering.
  9. Hell eddiksyre av hetteglass. La Pd acetate trimer krystaller i ampullen. Vask krystaller for 3 timene å fjerne eddiksyre gjenværende ved dispensering 2 mL Heksan jevnt på krystaller og deretter drenering løsningen.
  10. Dekk hetteglass med aluminiumsfolie å unngå lys. Tørr krystaller under N2 flyt i romtemperatur over natten. Lagre krystaller i inert atmosfære.

2. forberedelse til Pd Acetate-topp syntese løsning14

  1. Degas hver løsemiddel (pyridine, toluen eller 1-hexanol) under N2 flyt på 10 mL/min i 30 min.
  2. Veie 0.0112 g recrystallized Pd acetatark for 2,5 mL av 20 mM løsning i 7 mL ampuller. Cap ampullen, så tømme og fylle den med N2 gjennom innløpet på septum med en innsatt nål stikkontakt.
  3. Overføre løsemidlene og Pd acetate ampullen i en N2 glovebox. Legge til 2,5 mL av pyridine eller toluen i Pd acetate ampullen. Sonicate ampullen for 40 min å oppløse alle Pd acetate.
  4. For hver prøve, Overfør 1 mL av 20 mM Pd acetate løsning til 7 mL ampuller med mikro rør bar i glovebox'en. Legge til 8,9 μL trioctylphosphine (topp: Pd molar forholdet = 2) i løsningen. Riste ampullen for 30 s med hendene til blandingen agenter. Legg deretter til 1 mL av 1-hexanol i hvert eksempel hetteglass (løsemiddel: hexanol = 50/50 i volum).

3. kolloidalt Pd Nanoparticle syntese14

  1. Forvarm kokeplate med en oppvarming inn på 100 ° C. Tømme reaksjon hetteglass med 10 mL/min N2 flyter over løsning nivået til å opprette en inert atmosfære og et konstant trykk.
  2. Sette reaksjon ampullene i forvarmet kokeplate innsatsen under 300 rpm stirring for å starte reaksjonen.
  3. For å avslutte reaksjonen, fjerne hetteglass fra innsatsen og kul hetteglass til romtemperatur.

4. Pd hydrogenion karakterisering - Ex situ liten vinkel X-ray spredning (SAXS)34

  1. Gjennomsnittlig størrelse og størrelse distribusjon karakteristikk
    1. Initialisere SAXS apparatet. Klikk på vinduet sjefen i måling programvare og justere spenning og strøm til 50 kV og 1000 µA, henholdsvis.
    2. Legg bakgrunn løsningen (1:1 blanding av løsemidler (pyridine eller toluen) og 1-hexanol) i kapillær abonnenten. Seal av kapillær og fikse det til innehaveren parallelt med X-retningen. Montere holder inne instrument-kammer.
    3. Start vakuumpumpe og vente til vakuum nivået i kammeret stabiliserer (lavere enn 0,3 mbar).
    4. Fastsette X-aksen (langs av kapillær) og skanning i Y-retningen (av kapillær) for å finne midtstilling som måling posisjon, der hvor X-ray veien gjennom flytende prøven når maksimalt (diameter av kapillær).
    5. Installere og kjøre veiviseren for å utføre trinnene 4.1.5-4.1.8. Angi kapillær plasseringen og montere glassaktig karbon gjennom X-ray veien slik at X-ray vil gå gjennom glassaktig karbon først og deretter av kapillær. Ta en måling av 10 s og lagre 2D spredning grafen.
    6. Flytte glassaktig karbon ut av veien. Ta en måling av 1800 s bakgrunn løsningen og lagre bakgrunn spredning grafen.
    7. Flytte av kapillær ut av veien, montere glassaktig karbon bare og ta en 10 s måling.
    8. Flytte glassaktig karbon ut av veien. Ta en 10 s måling av svart gjeldende (vakuum kammer bare).
    9. Å måle hydrogenion løsningen, belaste prøven i av kapillær og følge den samme fremgangsmåten fra 4.1.2-4.1.6.
    10. Åpne SAXS analyseprogramvare via filen | for dataanalyse Importer fra fil | Importere bakgrunnen og eksempelfilene.
    11. Velge 2D mønster av bakgrunnen. Klikk indirekte overføring beregning i verktøyet. Inn bakgrunnen med glassaktig karbon, glassaktige karbon og tom ramme filer, og klikk på OK. Gjøre de samme operasjonene på prøven mønster. Sendinger beregnes automatisk.
    12. Dra sirkelen ring markøren fra kanten til midten av 2D spredning mønsteret å integrere bakgrunn og prøve 2D grafen til 1D spredning kurve.
    13. Velg bakgrunn kurven i listen. Sjekk den som bakgrunn mål i SAXS informasjon.
    14. Velg bakgrunnen og prøve kurvene sammen. Høyreklikk og velg bakgrunnen korreksjon trekke bakgrunnen fra utvalget.
    15. Høyreklikk på kurven etter bakgrunn korrigering. Velg SAXS modellering | Direkte modellering | Sfære | Schultz | Ingen interaksjon.
    16. Angi Q mellom 0,02 0,3. Klikk på første gjette gi en vurdering på passende resultatene. Klikk på plass å passe 1 D SAXS kurven med Schultz polydisperse sfære modellen å få mener diameter Equation 01 og standardavvik Equation 02 (tilsvarende størrelsesDistribusjon av nanopartikler).
  2. Konsentrasjonen av partikler (Equation 03) utvinning
    1. Bruke absolutte intensiteten (Equation 04), som kan være koblet til både størrelsen og konsentrasjonen av nanopartikler i løsningen som følger14,35:
      Equation 05
      hvor Equation 06 er spredning vektor, Np er konsentrasjonen av nanopartikler, Equation 07 er hydrogenion volumet, og Equation 08 er det enkel-partikkel blankett faktoren. Beregne Schultz distribusjon faktor36 Equation 09 ved polydisperse sfærisk form nanopartikler bruker følgende uttrykk:
      Equation 10
      HerEquation 11.
    2. Vurdere Equation 06 → 0, som er ekstrapolering av SAXS kurven til skjæringspunktet til Y-aksen:
      Equation 12
      ∆Equation 13 er spredning lengde tetthet forskjellen mellom metall og løsemiddel og Equation 14 er gjennomsnittlig kvadratet av partikkel volumet.
    3. Beregne Equation 14 hjelp ligning:
      Equation 15
    4. Å få Equation 16 , bruke vann (som standard) for å kalibrere spredning intensiteten absolutt skala på grunn av sin velkjente absolutt differensial spredning tverrsnitt av 1.632 × 10-2 cm-1 på romtemperatur34. Måle tom capillary og vann og trekke av Tom kapillær som bakgrunn for vann følger prosedyrene fra 4.1.2 til 4.1.14.
    5. 1D spredning kurven for vann er en rett linje parallell til x-aksen. Ekstrapolere linjen for å få skjæringspunkt intensiteten Equation 17 (cm-1) på y-aksen. Beregn kalibreringsfaktoren (CF) som
      Equation 18.
    6. Finn ekstrapolering intensiteten Equation 19 ha hydrogenion kurver. Kalibrere Equation 19 å få Equation 16 på absolutt skala med CF:
      Equation 20
    7. Ekstra konsentrasjonen av partikler fra følgende ligning avledet fra (3):
      Equation 21
  3. Utvinning av konsentrasjonen av atomer i nanopartikler (Equation 22) fra i situ og ex situ SAXS
    1. Bruke både konsentrasjonen av nanopartikler (Equation 59) og gjennomsnittlig verdi av atomer per hydrogenion (Nave) til å beregne den totale konsentrasjonen av atomer som beskrives nedenfor.
    2. Beregn Nave basert på følgende formel37:
      Equation 24
      der r hydrogenion radius, Equation 25 er Avogadros tall, ρ er metall tetthet, og Equation 26 er i metall molekylvekt. For palladium, ρ = 12023 kg/m3 og Equation 26 = 0.1064 kg/mol.
    3. Kontoen for størrelsesDistribusjon i estimere den totale konsentrasjonen av atomer i nanopartikler, beregne den Equation 27 hjelp ligning (7) sammen med Schultz distribusjon faktor:
      Equation 28
    4. Beregne konsentrasjonen av atomer (Equation 29) gjennom å multiplisere Equation 27 av konsentrasjonen av nanopartikler (Equation 59) på et gitt tidspunkt som følger:
      Equation 30

5. få Kinetic Data fra i situ SAXS på kolloidalt Pd Nanoparticle syntese på Synchrotron

  1. Før du starter reaksjonen, ta SAXS mål på tom kapillær, kapillære fylt med vann og kapillær fylt med løsemiddel: hexanol på 50/50.
  2. Tenk at agent forberedelse prosedyrer i situ SAXS er det samme med trinn 1 og 2, bortsett fra at den totale reaksjon løsning er 6 mL (10 mM Pd(OAc)2 3 mL pyridine eller toluen blandet med 3 mL 1-hexanol med topp: Pd molar ratio = 2).
  3. I glovebox'en, overføre reaksjon-løsning til en 25 mL rundt bunnen kolbe med rør bar inne. Tømme i rommet over løsningen med N2 (10 mL/min).
  4. Angi omrøring hastigheten på 300 rpm. Sette kolbe i forvarmet kokeplate innsatsen å utløse reaksjonen.
  5. Ta 300 μL reaksjon løsning i av kapillær montert gjennom røntgenbilde stråle banen hver 8 s med en programmert sprøytepumpe. Samle data spredning av detektoren.
    Merk: Overføring av prøven måles direkte i en ionisert kammer (uten glassaktig karbon). Etter hver måling pumpes løsningen tilbake til bulk reaktoren.
  6. Vurdere at dataene kan konverteres automatisk til 1D kurven med programmet beamline. Gjennomsnittlig diameter og standardavvik er oppnådd ved å tilpasse dataene med Schultz polydisperse sfære modell. Utvinning av konsentrasjonen av partikler følger den samme fremgangsmåten i trinn 4.2 bruke synchrotron x-stråler.

6. modellering tilnærming og simulering prosedyrer for Nucleation og vekst av Palladium (Pd) metall nanopartikler

  1. Vurdere reduksjon og nucleation som en første orden pseudo elementære reaksjoner (formel (10)).
    Merk: En pseudo elementære reaksjon er definert som summen av én (eller flere) treg elementære reaksjoner etterfulgt av raskt elementære reaksjoner (ikke-rate avgjørende reaksjoner). Her, pseudo elementære reaksjonen representerer the kinetics av den langsomme reaction(s), men reaksjonen ordrer til støkiometri av summen reaksjonen (derfor begrepet pseudo elementære)38. For eksempel tilsvarende reaksjonene for Pd(OAc)2 reduksjon og nucleation (topp: Pd molar forholdet = 1) i overkant av 1-hexanol presenteres nedenfor15:
    (i) Pd(TOP)(OAc)2(sølv) + R'CH2OH→Pd0 + toppen + R'CHO + 2AcOH + sølv (total ligand dissosiasjon og reduksjon) som kan deles i trinn (ii) og (iii):
    (ii) Pd(TOP)(OAc)2(sølv) + sølv → Pd(OAc)2(sølv)2 + toppen (Ligand dissosiasjon)
    (iii) Pd(OAc)2(sølv)2 + R'CH2OH→Pd0 + R'CHO + 2AcOH + (sølv)2 (reduksjon)
    (iv) n Pd0 →Pd0n (nucleation)
    Reduksjon (iii) og nucleation (iv) reaksjoner er kombinert og vises som en pseudo elementære reduksjon-nucleation trinn (A→B). Merk at A representerer kinetically aktive forløperen, og mens det er skrevet som Pd(OAc)2(sølv)2 reaksjon (iii), andre Pd komplekser kan finnes.
  2. Vurdere overflaten veksten av nanopartikler skal autocatalytic. Autocatalytic vekst er en modus av vekst som oppstår gjennom reduksjon i forløperen på hydrogenion overflaten (formel (11))37.
  3. Konto for bindingen capping ligander (øverst) med forløperen (som endrer forløper reaktivitet) likeledes idet overflaten av partikkel.
    Merk: Av ligander (motsatt reaksjon 12) viste seg å være viktig for nucleation av Ir nanopartikler39. I tillegg har andre studier vist at ligander påvirker forløper reaktivitet (reaksjon 12) samt veksten av kolloidalt nanopartikler14,15,16. Inkluderer disse reaksjonene i modellen (ligninger (12) og (13)) som to reversibel reaksjoner (verken antas å være equilibrated under reaksjonen)14. Merk at vår ekspandering av FW mekanisme13 (reaksjoner 10 og 11) stått for første gang for reversibel binding av ligander med både forløperen (reaksjon 12) og overflaten av nanopartikler (reaksjon 13). 14
  4. Anta følgende reaksjonene er pseudo elementære.
    Equation 31
    Equation 32
    Equation 34
    Equation 35
    Her Equation 36 er reduksjon/nucleation rate konstant, Equation 37 overflaten veksten rate konstanten, Equation 38 frem reaksjon hastighet konstant for reaksjon (12), Equation 39 likevekt konstanten for ligand-metal forløper bindende (i.e. reaksjon 12), Equation 40 frem reaksjon hastighet konstant for reaksjon (13), og Equation 41 likevekt konstant for binding av ligand med hydrogenion overflaten (i.e. reaksjon 13).
    Merk: I tillegg A er representant for kinetically aktive forløperen, L lokkpåsettingsmaskiner ligand (her øverst), AL ligand metall komplekset (her Pd(II)–TOP) som kan koordineres med forskjellige ligander (for eksempel acetate, 1- hexanol eller pyridine), B uncapped Pd overflaten atom og BL Pd atom bundet med ligand, Pd0 -topp. Dessuten, se den fullstendige listen for modell beskrivelse og forutsetninger i forrige publikasjonen14.
  5. Beregn konsentrasjonen Pd atomer (Equation 29) fra kinetic modell basert på følgende ligning.
    Equation 42
  6. Beregn konsentrasjonen nanopartikler (Equation 59) fra modellen (hvis finnes det ingen bevis av agglomeration) som følger:
    Equation 43
    Her Equation 44 er reaksjonstid, Equation 45 aktive forløper konsentrasjonen, Equation 46 Avogadros tall (6.022 x 1023) og Equation 48 kjernen størrelsen (atomer/kjerne). Equation 48 er valgt å være "4" basert på den minste størrelsen oppdaget under reaksjonen.
  7. Bruk følgende differensialligninger og innledende forhold (i MATLAB) å få konsentrasjon profilen av ulike arter.
    Differensialligninger:
    Equation 49
    Equation 50
    Equation 51
    Equation 52
    Equation 53
    I tillegg for metall forløper og ligand konsentrasjoner (ligninger 21 og 22) til enhver tid "t", kan på følgende forhold være skrevet slik:
    Equation 54
    Equation 55
    Equation 56
    Merk: Reaksjon Equation 57 anses å være på likevekt gangen = 0. Etter reaksjonen provenyet, begrenset reaksjonen ikke lenger på likevekt.
    Equation 58
  8. Minimere SR (dvs., summen av normalisert kvadrerte feil) mellom eksperimenter og modell for Equation 59 og Equation 62 ved hjelp av MATLAB funksjon fminsearch å ekstra montering parametrene (rate konstanter i formler 10-13).
    Equation 60
    Her Equation 61 er tall eksperimentelle datapunkt.
  9. Velg lignende fordelingen av antall datapunkt langs reaksjonstid og y-aksen (Equation 59 eller Equation 62 ) for å sikre minimering funksjon er ikke vektet mot datapunktene på tidlig eller senere reaksjonstid.

7. hvordan Nucleation og vekst priser fra både den eksperimentelle Data og modell

  1. Beregne nucleation og vekst priser fra modellen ved hjelp av følgende formler.
    Equation 63
    Equation 64
    Her [Equation 65] representerer konsentrasjonen av atomer som bidro bare til partikkel vekst.
    Merk: Å gjøre enheten nucleation og vekst priser det samme (dvs., mol. L-1.s-1), er det nødvendig å multiplisere ligningen (26) med [Equation 66]. Dette tillater oss å gjøre en sammenligning mellom kursene.
  2. Anslå nucleation fra eksperimentelt målt antall partiklene ved hjelp av korte tidsintervaller.
    Equation 67
  3. Anslå vekst ved å trekke bidrag av nucleation fra den totale konsentrasjonen av atomer (Equation 68) og forløper forbruk. "Equation 68" kvantifiserer både dannelsen av partikler (kjernen) og partikkel vekst.
    Equation 69

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Å systematisk undersøke om de lokkpåsettingsmaskiner ligander endre the kinetics av nucleation og vekst, tok vi følgende metodene: (i) binding av ligand med metall ble ikke ansett som i kinetic modellen ligner på tidligere studier (dvs., den nucleation og autocatalytic vekst) (ii) reversibel bindingen capping ligand forløper og overflaten av hydrogenion ble tatt hensyn til i modellen (dvs., ligand-basert modell beskrevet i protokollen). Om Pd syntese i toluen, som vist i figur 1, uten sto for den ligand metall bindingen, modellen ikke klarte å fange tiden utviklingen av nanopartikler konsentrasjonen (Equation 72) og konsentrasjonen av Pd atomer (Equation 73). Som et alternativ, vi gjennomført vår nylig utviklede kinetic modell (figur 2) og avbildet i Figur 3, modellen nøyaktig spår våre i situ data (både Equation 72 og Equation 73 under reaksjon). Dette viser videre at de lokkpåsettingsmaskiner ligander faktisk påvirker nucleation og vekst kinetics av Pd nanopartikler.

Beregne rente konstanter (tabell 1) fra modellen videre kan vi få nyttig informasjon om kinetics av hydrogenion formasjonen. I denne forbindelse, figur 4A viser sammenligningen mellom nucleation og vekst priser (som beregnet fra modellen) og resultatene tydelig avslører at nucleation er langsom vekst er rask, som er enige med tidligere studier1, 14. Både modellering og eksperimentelle resultater viser at metall forløper/monomer gjennomgår burst nucleation. Dette illustreres i situ SAXS og modellering resultater der nucleation fortsetter til slutten av syntese (figur 3B og figur 4A). Kontinuerlig dannelse av kjerner, derfor motsier klagesang burst nucleation og vekst modell men støtter kontinuerlig nucleation reaksjonen i Finke-Watzky to trinn mekanismen. I tillegg kan til nucleation monteres av pseudo første bestilling. men kan ikke vi utelukke at nucleation kan være høyere for. Som vist i figur 4B, spiller her, ligand en sentral rolle i kontinuiteten av nucleation ved ytterligere binding til hydrogenion overflaten og redusere konsentrasjonen av aktive nettsteder (dvs., [B]). Dette drastisk reduserer partikkel veksten og utvider tidsvinduet for nucleation gjennom syntese. I tillegg våre gjeldende resultatene presentert i dette arbeidet i kombinasjon med våre tidligere studie14 (der syntese ble gjennomført under ulike eksperimentelle forhold) indikerer at de ligand og forløper konsentrasjonene ikke har en betydelig effekt på hastighet og likevekt konstanter, som viser kjemiske gjengivelsen mellom modellen og ekte systemet.

Neste, vi undersøkt anvendelsen av vår ligand modell til et annet løsemiddel system, hvor pyridine ble brukt som et løsemiddel i stedet for toluen. Vi kan se at til tross for betydelige forskjellen observert for nucleation og vekst kinetics i pyridine forhold til toluen (figur 5 og tabell 1), modellen nøyaktig fanger i situ data, Equation 72 og Equation 73 , og gir mer nøyaktig beregning av rente konstanter (tabell 1). En av de viktigste funksjonene som gjør en kinetisk modell robust er at det skal kunne forutsi syntetiske forhold for å oppnå nanopartikler med ønsket størrelse. Derfor vi gjennomført vår ligand-basert modell (med samme hastighet konstantene i tabell 1) å forutsi størrelsen under ulike konsentrasjoner av metall forløper, Pd(OAc)2, i pyridine. Figur 6 viser at modellen gir en svært nøyaktig estimering av hydrogenion størrelse under ulike konsentrasjoner av metall forløperen. Modellering samt de eksperimentelle resultatene viser at nanopartikler blir større på høyere forløper konsentrasjon. Dette skyldes at veksten er andre ordre kinetics mens nucleation er første bestilling som gjør vekst raskere høyere forløper konsentrasjon14.

Figure 1
Figur 1. Experimental og to-trinns modellering resultater for syntese av Pd nanopartikler i toluen: (A) konsentrasjon av Pd atomer og (B) konsentrasjon av nanopartikler. Rate konstantene er Equation 36 = Equation 74 s-1 og Equation 75 = Equation 76 L.mol-1.s-1. Eksperimentell tilstand: [Pd(OAc)2] = 25 mM, topp: Pd molar forholdet = 2 og T (° C) = 100. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2. Skjematisk av ligand-mediert nucleation og vekst modell. I denne foreslåtte modellen, de lokkpåsettingsmaskiner ligander kan knyttes til og dissociate fra både metall forløper og hydrogenion overflaten, dermed påvirker nucleation og vekst kinetics (gjennom å endre konsentrasjonen av kinetically aktive forløper og antall gratis overflate områder, henholdsvis). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3. Eksperimentelle og ligand-baserte modellering resultatene for syntese av Pd nanopartikler i toluen: (A) konsentrasjon av Pd atomer og (B) konsentrasjon av nanopartikler. Rate konstantene oppsummeres i tabell 1. Eksperimentell tilstand: [Pd(OAc)2] = 25 mM, topp: Pd molar forholdet = 2 og T (° C) = 100. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4. (A) prisene nucleation og vekst utdraget fra den ligand-basert modellen for syntese av Pd nanopartikler toluen og (B) Equation 77 forholdet. Eksperimentell tilstand: [Pd(OAc)2] = 25 mM, topp: Pd molar forholdet = 2 og T (° C) = 100. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5. Eksperimentelle og ligand-baserte modellering resultatene for syntese av Pd nanopartikler i pyridine: (A) konsentrasjon av Pd atomer og (B) konsentrasjon av nanopartikler. Rate konstantene oppsummeres i tabell 1. Eksperimentell tilstand: [Pd(OAc)2] = 2,5, topp: Pd molar forholdet = 2 og T (° C) = 100. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6. Modell prediksjon av siste hydrogenion størrelse som en funksjon av forløperen konsentrasjon i pyridine løsning (eksperimentelle data fra Mozaffari et al. 14). Feilfeltene representerer standardavviket for størrelsesDistribusjon partikkel. Eksperimentell tilstand: topp: Pd molar forholdet = 2 og T (° C) = 100. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

k1-nuc k2-vekst k3-f (A + L) k4-f (B + L) K5-eq (A + L) K6-eq (B + L)
Enheter 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 Pd i Pyridine 1.74 × 10-5 2,34 × 101 1.7 × 10-1 2.13 × 10-2 3,54 × 102 1,44 × 102

Tabell 1. Utdraget rate konstanter for Pd hydrogenion syntese i forskjellige løsemidler (toluen og pyridine). Eksperimentell tilstand: topp: Pd molar forholdet = 2 og T (° C) = 100.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denne studien presentert vi en kraftig metode for å undersøke effekten av capping ligander nucleation og vekst av metall nanopartikler. Vi syntetisert Pd nanopartikler i forskjellige løsemidler (toluen og pyridine) med Pd acetate som metall forløper og topp som ligand. Vi brukte i situ SAXS for å trekke konsentrasjonen av redusert atomer (nucleation og vekst hendelser) og konsentrasjonen av nanopartikler (nucleation hendelse), der både eksperimentelle observables ble brukt som modell innganger. I tillegg ved å vurdere skråningen av konsentrasjonen av nanopartikler og konsentrasjonen av atomene i tidlig reaksjonstid, vår metode (Bruk i situ SAXS og kinetisk modellering), tillatt oss å beregne de øvre og nedre obligasjonene for den nucleation og vekst rate konstanter (mer informasjon kan finnes i ref. 14, som var den første studien frakoble bidrag av nucleation og vekst til totalt metall reduksjon).

Det er tre avgjørende skritt i systematisk å undersøke effekten av ligand metall binding på nucleation og vekst av kolloidalt nanopartikler: (i) måler utviklingen av størrelse og konsentrasjonen av nanopartikler (trinn 4.1-4.3). Dette er et viktig skritt som det kan gi mer detaljert informasjon om både nucleation og vekst arrangementer, (ii) utvikle en robust kinetic modell, som uttrykkelig står for reaksjonene capping ligander med metall og inkluderer også den mest relevante reaksjoner under dannelse og vekst av nanopartikler (trinn 6,4) og (iii) konstruere en passende kobling mellom de eksperimentelle observables og de Hentet fra modellen (f.eks., størrelse målt eksperimentelt versus størrelse utdraget fra modell).

Det er viktig å merke seg at på grunn av den lille størrelsen på partikler (< 10 nm i diameter), og rask nucleation og vekst priser i begynnelsen av reaksjonen, en høy energi og høy flux røntgenbilde stråle er nødvendig for å få i situ data , som bare kan realiseres på synchrotron. Selv med synchrotron bjelker, er det vanskelig å fange opp alle størrelser under 0,5 nm mindre konsentrasjonen av partikkelen er høy nok. En tommelfingerregel prinsippet er at SAXS intensitet reduserer med 6th makt partikkelstørrelse, men det er bare lineært proporsjonal med konsentrasjonen av nanopartikler. I tillegg for mindre nanopartikler, datainnsamling til mye høyere bølge vektor q (større vinkel) er nødvendig, der bakgrunnen spredning fra løsemidler blir mer betydelig skadelig for signal til støyforhold. Dette begrenser størrelsen og konsentrasjonen av små nanopartikler som kan gjenkjennes i de tidlige stadiene av reaksjon, spesielt når nucleation er langsom og kontinuerlig som vist i dette arbeidet. Men mens det høy energi/flux lar oppkjøpet i situ data, kan strålen også forårsake skade på prøven (agglomeration av nanopartikler og/eller program på cellen vegger). Derfor trinn i 5.1, stråle energi og X-ray eksponering tid trenger å bli testet og justert til nivået som tilbyr den beste kvaliteten (signal til støyforhold) for påvisning av små nanopartikler i de tidlige stadiene av reaksjonen uten forårsaker skade på prøven. Feilsøking må utføres på synchrotron i situ SAXS måling, dvs., for å overvåke SAXS spectra og sikre at ingen agglomeration/nedbør oppstår under syntese. Gjennom noen tester, stråle energi ble endelig satt på 18 keV med en passende eksponeringstid (0,1 s) å fange nok signal, og derfor liten Pd nanoparticle i tidlig stadium av reaksjonen. Vi også oppmerksom på at mens gjeldende kinetic modell ikke høyde for agglomeration, hvis slik vekst mekanismen er dominerende, modellen kan endres for å inkludere agglomeration trinn (for eksempel B + B → C og B + C → 1.5 C, der B og C representerer de små og større nanopar ticles, henholdsvis)1. Imidlertid agglomeration som vel som andre moduser av vekst (dvs., Ostwald og fordøyelsesenzymer modning)40 ville være best beskrevet av befolkningen basert modeller24,25,32,33 .

Som allerede diskutert i manuskriptet, er den underliggende mekanismen hydrogenion nucleation og vekst dårlig forstått, spesielt i nærvær av koordinere ligander. For eksempel viste studier at topp-Pd bindende senker nucleation og vekst Pd nanopartikler14,15,16,30. Derfor stod vi eksplisitt for ligand metall binding i kinetic modellen. Hva skiller vår metode fra andre relevante studier er at våre ligand modell vurderer ligand binding med både forløper og overflaten av metall hydrogenion som reversibel reaksjoner og ingen priori forutsetninger gjort om hvorvidt den ligander er i likevekt med noen av dem. I tillegg i motsetning til tidligere studier der bare en eksperimentell observerbare (størrelse33 eller konsentrasjon av atomer23, osv.) ble brukt for modellen bekreftelse, bruker våre ligand modell både partikkelstørrelse og konsentrasjon av nanopartikler som modell innganger. Derfor tillater det oss å få mer nøyaktig anslag for reaksjonen rate og likevekt konstanter.

Med våre foreslåtte metodikk, viste vi våre ligand modell prediktiv kraft. I denne forbindelse, viste vi at modellen kan forutsi de syntese forholdene nanopartikler med ulike størrelser, som følgelig reduserer behovet for prøving og feiling. Videre med denne enkle "varme opp" syntese metoden kan hydrogenion størrelsen stilles ved å endre typen løsningsmiddel eller metall konsentrasjonen. Disse ulike størrelse Pd nanopartikler kan ha bruksmuligheter katalyse, narkotika-leveranser og sensorer15,41. Presentert syntese strategien med kinetic modellering kan potensielt brukes til å gi innsikt i rollen capping ligander i nucleation og vekst av ulike typer nanopartikler å guide deres kontrollert syntese.

For fremtiden direkte vi våre forskning mot utvikle kinetic modeller med evne til å forutsi størrelsesDistribusjon under syntese. I tillegg vil vi videre undersøke gyldigheten av våre ligand modell under ulike eksperimentelle forhold, herunder ulike temperaturer og ulike typer ligander og metaller.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Det er noen interessekonflikt rapporten.

Acknowledgments

Arbeidet var hovedsakelig finansiert av National Science Foundation (NSF), er kjemi avdeling (prisen nummer CHE-1507370) anerkjent. Ayman M. Karim og Wenhui Li erkjenner delvis økonomisk støtte av 3M ikke-faste fakultetet Award. Denne forskningen brukt ressurser avansert Foton kilde (beamline 12-ID-C, bruker forslag Glassfiber-45774), en US Department of Energy (DOE) kontoret av vitenskap bruker anlegget drives for DOE Office of Science av Argonne National Laboratory under Kontraktnr. DE-AC02-06CH11357. Forfatterne vil gjerne takke Yubing Lu, doktorgrad kandidat i Chemical Engineering avdeling på Virginia Tech slags hjelp med målene som SAXS. Presentert arbeidet ble delvis henrettet ved Center for integrert nanoteknologi, en kontoret av vitenskap bruker anlegget drives for US Department of Energy (DOE) Office of Science. Los Alamos National Laboratory, arbeidsgiver kvotering likestilling drives av Los Alamos National Security, LLC, for National Nuclear Security Administration av US 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

Kjemi problemet 136 ligander palladium nucleation og vekst kinetisk modellering ligand-basert modell klagesang størrelse-kontrollen liten vinkel X-ray spektroskopi
Ligand-mediert Nucleation og vekst av Palladium metall 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