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Chemistry

धातु नैनोकणों के ठीक नियंत्रित जमाव के लिए एक सतत प्रवाह Photoउत्प्रेरक रिएक्टर

Published: April 10, 2019 doi: 10.3791/58883
Automatic Translation
1,2, 3, 3, 3,4
1Institut des matériaux, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), 2Laboratory for Functional Polymers, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa), 3Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University, 4SUNUM Nanotechnology Research Centre, Sabanci University

Summary

नोबल धातु आधारित nanoकंपोजिट के एक सतत और स्केलेव संश्लेषण के लिए, एक उपंयास photoउत्प्रेरक रिएक्टर विकसित की है और इसकी संरचना, आपरेशन सिद्धांतों, और उत्पाद की गुणवत्ता अनुकूलन रणनीतियों का वर्णन कर रहे हैं ।

Abstract

इस काम में, photoउत्प्रेरक के स्पंदित और नियंत्रित उत्तेजना के लिए एक उपंयास photoउत्प्रेरक रिएक्टर और धातु नैनोकणों के सटीक बयान विकसित की है । रिएक्टर की प्रतिकृति और उसके प्रचालन के लिए दिशानिर्देश विवरण में दिए गए हैं । तीन अलग समग्र प्रणालियों (पीटी/ग्राफीन, पीटी/और2, और Au/एकसमान रूप से वितरित कणों के साथ इस रिएक्टर द्वारा उत्पादित कर रहे हैं, और photodeposition तंत्र, साथ ही संश्लेषण अनुकूलन रणनीति, चर्चा कर रहे हैं । संश्लेषण विधियों और उनके तकनीकी पहलुओं को व्यापक रूप से वर्णित किया गया है । प्रकाश निक्षेपण प्रक्रिया पर पराबैंगनी (यूवी) खुराक (प्रत्येक उत्तेजन नाड़ी में) की भूमिका की जांच की जाती है और प्रत्येक मिश्रित प्रणाली के लिए इष्टतम मूल्य प्रदान किए जाते हैं ।

Introduction

धातुई नैनोकणों, विशेष रूप से नोबल धातुओं (जैसे, पीटी, Au, पीडी) उत्प्रेरण1में विशाल आवेदन किया है । सामांय में, नैनोकणों (एनपीएस) के आकार को कम करने से उनकी उत्प्रेरक गतिविधि बढ़ जाती है जबकि लागत (वजन) स्थिर बनाए रखने, लेकिन यह भी अपने आवेदन और अधिक कठिन बना देता है । एनपीएस (आमतौर पर 10 एनएम से छोटी) एकत्रीकरण के लिए महान प्रवृत्तियों है, जो उनके उत्प्रेरक गतिविधि degrades; हालांकि, उपयुक्त substrates पर स्थिरीकरण ज्यादातर इस समस्या को हल कर सकते हैं । इसके अलावा, आवेदन के प्रकार पर निर्भर करता है (जैसे, इलेक्ट्रोकैटालिसीस), यह कभी कभार प्रवाहकीय substrates2,3पर एनपीएस स्थिर आवश्यक है । एक शॉटकी बैरियर बनाने के लिए और इलेक्ट्रॉन होल पुनर्संयोजन (इलेक्ट्रॉन ट्रैप के रूप में कार्य करने)4,5से बचने के लिए एनपीएस अर्धचालकों के साथ भी संकरा किया जा सकता है । इसलिए अधिकांश आवेदनों में नोबल मेटल एनपीएस (एनएनपीएस) या तो प्रवाहकीय (उदाहरणार्थ-ग्राफीन) या अर्धचालक (जैसे, TiO2) सब्सट्रेट पर जमा किए जाते हैं । दोनों ही मामलों में, धातु संचार आमतौर पर सब्सट्रेट की उपस्थिति में कम कर रहे हैं, और कटौती तकनीक एक विधि से दूसरे करने के लिए अलग है.

एनएनपीएस के निक्षेपण के लिए उनके cations की कमी के माध्यम से, इलेक्ट्रॉनों (उचित विद्युत क्षमता के साथ) प्रदान किया जाना चाहिए । कि दो तरह से किया जा सकता है: अंय रासायनिक प्रजातियों के ऑक्सीकरण द्वारा (एक कम करने के एजेंट)6,7 या एक बाहरी शक्ति के स्रोत से8। किसी भी स्थिति में, मोनोपरिक्षिप्त एनपीएस के सजातीय जमाव के लिए, (कम करने वाले) इलेक्ट्रॉनों के उत्पादन और अंतरण पर सख्त नियंत्रण लगाना आवश्यक है । यह बहुत मुश्किल है जब एक एजेंट को कम करने के बाद से वहां कटौती की प्रक्रिया पर वस्तुतः कोई नियंत्रण नहीं है एक बार reactants (cations और कम करने के एजेंट) मिलाया जाता है । इसके अलावा, एनपीएस कहीं भी और जरूरी नहीं कि लक्ष्य सब्सट्रेट पर फार्म कर सकते हैं । किसी बाह्य शक्ति स्रोत का उपयोग करते समय, प्रदत्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर नियंत्रण बहुत बेहतर होता है, लेकिन एनपीएस केवल इलेक्ट्रोड सतह पर ही जमा किया जा सकता है ।

फोटोउत्प्रेरक निक्षेपण (पीडी) एक वैकल्पिक दृष्टिकोण है, जो (फोटो) इलेक्ट्रॉनों जनित की संख्या पर अधिक नियंत्रण प्रदान करता है क्योंकि यह सीधे प्रबुद्ध फोटॉनों की खुराक से संबंधित है (एक उचित तरंग दैर्ध्य के साथ) । इस विधि में, सब्सट्रेट सामग्री एक दोहरी भूमिका है; यह इलेक्ट्रॉनों को घटाकर9 प्रदान करता है और बनाई गई एनपीएस10को स्थिर कर देता है । इसके अलावा, एनपीएस केवल सब्सट्रेट पर ही होता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन सब्सट्रेट द्वारा उत्पन्न होते हैं । संयुक्त घटकों के बीच एक उचित विद्युत कनेक्शन (photoउत्प्रेरक कमी विधि द्वारा बनाई गई) भी11की गारंटी है । फिर भी, पारंपरिक फोटोउत्प्रेरक निक्षेपण विधियों में, जिसमें प्रतिक्रियात्मक (प्रकाशउत्प्रेरक और धातु धनायन) के पूरे बैच को एक साथ प्रकाशित किया जाता है, एनएनपीएस के नाभिकरण पर कोई नियंत्रण नहीं है । वास्तव में, एक बार कुछ कणों (नाभिक) का गठन कर रहे हैं, वे photogenerated5 इलेक्ट्रॉनों के लिए पसंदीदा स्थानांतरण साइटों के रूप में कार्य और एक पसंदीदा विकास स्थल के रूप में कार्य करते हैं । यह बेहतर इलेक्ट्रॉन अंतरण मौजूदा कणों के विकास को बढ़ावा देता है और नए नाभिक के निर्माण को प्रोत्साहित करता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़े एनएनपीएस का निर्माण होता है । इस समस्या को एक विशेष सतत प्रवाह रिएक्टर (चित्रा 1) है कि हाल ही में हमारे12समूह द्वारा विकसित किया गया है में यूवी प्रकाश के स्पंदित रोशनी द्वारा संबोधित किया जा सकता है । इस रिएक्टर की अनूठी विशेषता यह है कि यह दोनों NP-आकार निर्धारण कारकों को नियंत्रित करने के लिए शोधकर्ताओं की अनुमति देता है, अर्थात्, नाभिकरण और विकास । इस रिएक्टर में, reactants का एक बहुत छोटा सा हिस्सा समय की एक बहुत ही कम अवधि के लिए प्रबुद्ध है, नाभिक के गठन को बढ़ावा देने (अधिक नाभिक का गठन कर रहे हैं) और वृद्धि को प्रतिबंधित (छोटे कणों प्राप्त कर रहे हैं). इस विधि में, प्रकाश खुराक को नियंत्रित करने के द्वारा (यानी, जोखिम अवधि का समायोजन करके [रिएक्शन ट्यूब के उजागर भागों की लंबाई बदलने; चित्रा 1 ग] या घटना प्रकाश की तीव्रता [लैंप की संख्या]), photogenerated इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर एक बहुत ही सटीक नियंत्रण और, फलस्वरूप, कटौती की प्रक्रिया (एनएनपी जमाव) पर लागू किया जा सकता है ।

Figure 1
चित्रा 1 : निर्मित photoउत्प्रेरक बयान रिएक्टर । (क) रिएक्टर । (ख) प्रकाश कक्ष के अंदर । (ग) 5 सेमी x 1 सेमी रोशनी एक्सपोजर लंबाई के साथ एक क्वार्ट्ज ट्यूब । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

एनएनपीएस के नियंत्रित जमाव के लिए पीडी पद्धति की काफी संभावनाएं होने के बावजूद, इसका अनुप्रयोग अर्धप्रयोग सामग्री तक ही सीमित है । सौभाग्य से, यह ग्राफीन में एक व्यापक बैंड अंतर को खोलने के लिए संभव है (एक सबसे अच्छा का आयोजन substrates13) अपने सरल रासायनिक functionalization द्वारा । इसके बाद, इन कार्यात्मक समूहों (FGs) ज्यादातर हटाया जा सकता है और परिणामी ग्राफीन अभी भी अनुप्रयोगों के अधिकांश के लिए पर्याप्त प्रवाहकीय होगा । ग्राफीन के कई functionalized डेरिवेटिव के अलावा, ग्राफीन ऑक्साइड (GO), जो काफी अर्धकालीन संपत्तियों को दर्शाती है14, इस उद्देश्य के लिए सबसे होनहार उंमीदवार है । यह मुख्य रूप से तथ्य यह है कि जाओ उत्पादन दूसरों के बीच सबसे अधिक उत्पादन उपज है के कारण है । फिर भी, के बाद से जाना FGs के विभिंन प्रकार के होते हैं, इसकी रासायनिक संरचना यूवी रोशनी के तहत लगातार बदलता रहता है । हमने हाल ही में दिखाया है कि कमजोर बंधुआ FGs के एक चयनात्मक हटाने के द्वारा (आंशिक कमी; Prgo), रासायनिक संरचना और GO के इलेक्ट्रॉनिक गुण स्थिर किया जा सकता है, जो nnps12के सजातीय जमाव के लिए एक आवश्यक आवश्यकता है । इस रिपोर्ट में, हम रिएक्टर की संरचना का वर्णन और इसकी प्रतिकृति और संचालन के लिए विस्तृत जानकारी प्रदान करते हैं । बयान तंत्र (रिएक्टर के कार्य तंत्र) और संभव अनुकूलन रणनीतियों भी महान विस्तार से चर्चा कर रहे हैं । दोनों प्रकार के सामान्य substrates (कंडक्टर और अर्धचालक) और अलग NNPs के लिए विकसित पीडी रिएक्टर की प्रयोज्यता को मान्य करने के लिए, PRGO और TiO2पर प्लैटिनम का जमाव, साथ ही tio2पर सोने का प्रदर्शन किया है । यह उल्लेखनीय है कि धातु, photocatalyst और अग्रदूत सामग्री (जैसे, नमक, छेद मेहतर), और फैलाव मीडिया, कई अंय धातुई कणों (जैसे एजी और पीडी15) भी जमा किया जा सकता है की एक उचित चयन द्वारा । सैद्धांतिक रूप से, एनएनपीएस के photodeposition में, धातु की संचार photodeposition इलेक्ट्रॉनों द्वारा कम कर रहे हैं-सेमीकंडक्टर के चालन बैंड ंयूनतम (सीबीएम) के ऊर्जा स्तर के साथ मेल खाना चाहिए (से अधिक नकारात्मक हो) की कमी की क्षमता उद्देश्य cations । व्यापक तकनीकी उत्पादन पहलुओं के कारण, PRGO के संश्लेषण भी विस्तार से वर्णित है । रासायनिक संरचना और PRGO के इलेक्ट्रॉनिक गुणों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, कृपया पिछले12काम का संदर्भ लें ।

रिएक्टर की विस्तृत संरचना को चित्र 2में योजनाबद्ध रूप से दर्शाया गया है । इस रिएक्टर में दो मुख्य घटक हैं-एक यूवी प्रदीप्ति और एक जलाशय कम्पार्टमेंट । प्रदीप्ति अनुभाग एक क्वार्ट्ज ट्यूब, जो बिल्कुल एक पॉलिश एल्यूमीनियम लाइनर के साथ एक बेलनाकार ट्यूब के केंद्रीय अक्ष के साथ तय है के होते हैं । जलाशय में गैस और द्रव (reactants) इनलेट्स और आउटलेट्स के साथ 1 L सीलबंद कैप ग्लास बोतल शामिल है । ट्यूबों डालने के लिए एक खुले शीर्ष पेंच टोपी के साथ एक सिलिकॉन पट का उपयोग करें । ऑक्सीजन के रिएक्टर में प्रवेश के बिना प्रतिक्रिया के दौरान नमूने लेने के लिए, एक वाल्व के साथ एक आउटलेट भी स्थापित किया गया है । यह यहां उल्लेख किया जाना चाहिए कि विशिष्ट समय अंतराल पर सैंपलिंग nanocomposite उत्पादन प्रक्रिया का हिस्सा नहीं हैं, और केवल नमूना संश्लेषण मापदंडों के प्रत्येक सेट के लिए एकाग्रता समय घटता प्राप्त करने के लिए एक बार किया जा करने की जरूरत है (आवेदन इन घटता चर्चा खंड में चर्चा की जाएगी) । जलाशय एक बर्फ पानी स्नान के अंदर रखा गया है, जबकि जोरदार एक चुंबकीय विलोडक पर मिलाया जा रहा है । एक चुंबकीय पंप जलाशय से रिएक्शन चैंबर (प्रदीप्ति खंड) और वापस जलाशय में अभिक्रियक को परिचालित करता है । एक चुंबकीय एक के बाद से उच्च प्रवाह दर आवश्यक है (इस काम में प्रवाह की दर = 16 L · मिनट-1) और सिकुड़नेवाला पंपों (या अंय समान पंपों) शायद ही उन प्रवाह प्रदान कर सकते है प्रयोग किया जाता है । जब एक चुंबकीय पंप का उपयोग कर, देखभाल के लिए पूरी तरह से प्रतिक्रियाशील तरल के साथ उत्तेजित करनेवाला आवरण (पंप आवास) को भरने और किसी भी फंस हवा खाली (ऑक्सीजन स्रोत) लिया जाना चाहिए । फंस हवा भी पंप के वास्तविक प्रवाह की दर में कमी कर सकते हैं ।

Photocatalyst सामग्री के एक स्पंदित उत्तेजना के लिए, क्वार्ट्ज ट्यूब की विशिष्ट लंबाई एक मोटी एल्यूमीनियम पन्नी द्वारा कवर कर रहे हैं, उनके बीच बराबर लंबाई छोड़ने (चित्रा 2). स्पंदित उत्तेजन की अवधि को अनावृत भागों (एक्सपोज़र लंबाई) की लंबाई बदलकर समायोजित किया जा सकता है । इष्टतम जोखिम लंबाई विभिन्न मापदंडों के द्वारा निर्धारित की जाती है, जैसे कि photocatalyst की क्वांटम उपज और इरादा एनपी लोडिंग (पूर्ववर्ती की एकाग्रता; चर्चा देखें).

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Protocol

1. निर्माण और photoउत्प्रेरक बयान रिएक्टर के संचालन

चेतावनी: जब यूवी लैंप चालू हैं, यूवी सी सुरक्षात्मक चश्मे का उपयोग करें ।

  1. फोटोउत्प्रेरक जमाव रिएक्टर का निर्माण
    1. एक polyvinyl क्लोराइड (पीवीसी) पाइप के भीतरी सतह को कवर (व्यास एक्स लंबाई = 15 सेमी x ५५ सेमी; अंय सामग्री भी इस्तेमाल किया जा सकता है) एक मोटी, पॉलिश, और चिपकने वाला समर्थित एल्यूमीनियम पंनी के साथ । ५ ५५ W यूवी-सी लैंप स्थापित ( सामग्री की मेजदेखें) बराबर दूरी पर ट्यूब की भीतरी सतह पर ।
    2. एक क्वार्ट्ज ट्यूब फिक्स (व्यास एक्स लंबाई = ०.५ सेमी एक्स ५५ सेमी) पीवीसी ट्यूब (गाढ़ा विंयास) के केंद्रीय अक्ष के साथ । Photocatalyst के स्पंदित उत्तेजना के लिए, एक ही चिपकने वाला समर्थित एल्यूमीनियम पन्नी के साथ क्वार्ट्ज ट्यूब के वांछित बराबर लंबाई को कवर (इस काम में, पीटी के लिए/5 सेमी x ०.४ सेमी, 5 सेमी x 2 सेमी, और 1 सेमी x ५० सेमी , और पीटी के लिए/TiO 2 और Au/tio2 कंपोजिट: 5 सेमी x 1 सेमी) । ध्यान दें कि प्रत्येक पक्ष पर क्वार्ट्ज ट्यूब के २.५ सेमी प्लास्टिक ट्यूबों को जोड़ने के लिए प्रयोग किया जाता है ।
    3. पीवीसी ट्यूब के एक छोर पर एक भारी शुल्क प्रशंसक स्थापित (पूरी रोशनी कक्ष को शांत करने के लिए) ।

Figure 2
चित्रा 2 : फोटोउत्प्रेरक साठा रिएक्टर का योजनाबद्ध चित्रण । टी1 एन2 गैस आउटलेट है कि bubbler में चला जाता है । टी2 नमूना ट्यूब और पुनश्च सिरिंज की कुर्की के लिए बिंदु है (नमूना के लिए). V0 प्रारंभिक खिला वाल्व और v1 और v2 है नमूना और ट्यूब निकासी वाल्व (नमूना के बाद), क्रमशः । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

  1. रिएक्टर के लिए reactants खिला
    1. चित्र 2में दिखाए गए की तरह एक सेटअप का उपयोग करें । पंप और जलाशय की तुलना में एक उच्च ऊर्ध्वाधर स्थिति में एक जुदाई कीप प्लेस (पंप भी जलाशय के नीचे से एक उच्च ऊर्ध्वाधर स्थिति में होना चाहिए) और जुदाई कीप में reactants भरें ।
    2. खुला वाल्व वी0 रिएक्टर को अभिक्रियक फ़ीड और वाल्व बंद (वी0) तुरंत जब कीप समाप्त हो गया है (अंयथा, हवा भी पंप में प्रवेश करेंगे) ।
      नोट: चुंबकीय पंपों के प्रवाह की दर तरल पर exerted गुरुत्वाकर्षण बलों द्वारा प्रभावित होता है, जिसका अर्थ है कि रिएक्टर भागों की स्थिति में कोई परिवर्तन (ऊर्ध्वाधर विस्थापन) प्रवाह दर बदल जाएगा (इस प्रकार, रिएक्टर भागों विस्थापित नहीं एक बार वे स्थापित कर रहे हैं) ।

2. आंशिक रूप से कम जाने का संश्लेषण

चेतावनी: सभी निंनलिखित प्रयोगों बाहर एक धूआं हुड के अंदर किया जाना चाहिए ।

  1. गो-संश्लेषण
    1. ९८% सल्फ्यूरिक एसिड की १०० मिलीलीटर और ग्रेफाइट के 2 ग्राम को ५०० मिलीलीटर एरलेंमेयेर फ्लास्क में जोड़ें । एक बर्फ पानी स्नान में ~ 0 ° c करने के लिए नीचे कुप्पी शांत जबकि एक चुंबकीय विलोडक पर अपनी सामग्री मिश्रण ।
      नोट: एक बड़ा चुंबकीय हलचल पट्टी का उपयोग करें, क्योंकि निलंबन प्रतिक्रिया के अंत में बहुत चिपचिपा हो जाएगा ।
    2. क्रमशः पोटेशियम परमैंगनेट के 6 ग्राम (30 मिनट की अवधि में) जोड़ें क्योंकि यह एक बहुत ही ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया है । बर्फ पानी स्नान निकालें और 6 ज के लिए सरगर्मी जारी है ।
    3. एक बर्फ पानी स्नान के अंदर कुप्पी रखो और 15 मिनट के लिए सरगर्मी जारी है । एक जुदाई कीप का उपयोग कर, आसुत जल ड्रॉपवार की २५० मिलीलीटर जोड़ें । बर्फ के पानी के स्नान को हटा दें, धीरे हाइड्रोजन पेरोक्साइड के 30 मिलीलीटर जोड़ें, और 30 मिनट के लिए सरगर्मी रखने के लिए ।
    4. 15 मिनट के लिए ३,५०० x g पर निलंबन सेंट्रीफ्यूज और supernatant त्यागें । आसुत जल के साथ precipitates धो लो । इस प्रक्रिया (वाश-सेंट्रीफ्यूज) को पीएच तक 5 तक दोहराएं ।
      नोट: उच्च घूर्णी गति (यदि उपलब्ध हो) बेहतर होगा, लेकिन कम गति अब केंद्रापसारक समय के साथ मुआवजा दिया जाना चाहिए । यह भी ध्यान दें कि जब पीएच मान 3-4 ऊपर के लिए उगता है, यहां तक कि लंबे समय केंद्रापसारक (और भी उच्च घूर्णी गति) सभी16 कणों और निलंबन के एक काफी हिस्सा हाला नहीं कर सकते खो जाएगा (लगभग 1 जी अंत में रहेगा) । प्रतिक्रिया यहां रोका जा सकता है (एक एंबर बोतल में reactants स्टोर, या एल्यूमीनियम पन्नी के साथ एक सामांय बोतल लपेटो) ।
    5. 1 एम हाइड्रोक्लोरिक एसिड की ०.५ एल के लिए पिछले चरण के उत्पाद जोड़ें और 1 एच के लिए यह हलचल. चरण 2.1.3 में वर्णित के रूप में उत्पाद धोने जब तक पीएच 5 तक पहुंचता है । आसुत जल के 1 एल के लिए उत्पाद जोड़ें और यह एक स्नान में sonicate-3 एच के लिए sonicate (एक तापमान वृद्धि से बचने के लिए sonication के दौरान स्नान के लिए बर्फ जोड़ें) ।
    6. ३,५०० x g पर 3x 20 मिनट के लिए उत्पाद केंद्रापसारक और, हर बार, precipitates त्यागें । स्टोर एक छाया ग्लास बोतल में जाओ निलंबन (एक एंबर बोतल का उपयोग करें, या एल्यूमीनियम पंनी के साथ एक सामांय बोतल लपेटो) ।
      नोट: यदि आवश्यक हो, तो अपकेंद्रित्र काल कम अंतरालों (बीच में शीतलन अवधियों के साथ) से बचने के लिए नीचे के तापमान से उगता है (कमरे के तापमान [RT] से अधिक) निलंबन के बाद से, अंयथा, अवांछित precipitates नीचे बसा नहीं होगा ।
    7. एक विश्लेषणात्मक ग्रेड शेष (०.०१ मिलीग्राम पठनीयता) के साथ तीन सूखी क्रिस्टलीकरण व्यंजन (100-200 मिलीलीटर की एक मात्रा के) वजन, उनमें से प्रत्येक 3x । शेक अच्छी तरह से जाओ निलंबन और, 1 मिनट के बाद, बिल्कुल (उच्चतम संभव सटीकता के साथ) यह की १०० मिलीलीटर crystallizing व्यंजन में से प्रत्येक के लिए जोड़ें । एक 70-80 डिग्री सेल्सियस ओवन में बर्तन छोड़ पूरी तरह से सूखी ।
    8. अंतिम शुष्क वजन के माध्यम से (एक ही विश्लेषणात्मक संतुलन पर प्रत्येक डिश 3x वजन) और खाली पकवान वजन, तीन व्यंजनों से प्राप्त मूल्यों का औसत द्वारा जाना निलंबन की ठोस सामग्री का निर्धारण । डिस्टिल्ड पानी की आवश्यक मात्रा जोड़कर ०.२ g/L करने के लिए एकाग्रता समायोजित करें ।
      नोट: यदि सुखाने पूरा या नहीं है की जांच करने के लिए, लगातार दो दिनों के दौरान वजन में परिवर्तन की जांच करें । वजन ओवन से बाहर ले जाने के तुरंत बाद किया जाना चाहिए (तापमान ५० डिग्री सेल्सियस से नीचे गिर जाता है) के बाद से, अंयथा, काफी वजन वृद्धि मनाया जाएगा । हालांकि यह प्रक्रिया समय लेने वाली है, क्योंकि ठोस सामग्री अधिक नहीं है, यह अन्य ठोस-सामग्री-निर्धारण विधियों की तुलना में अधिक सटीक है ।
  2. GO की आंशिक कमी (संश्लेषण के PRGO)
    1. क्रमशः पतला जाओ निलंबन (कदम 2.1.5 के उत्पाद) एक गोल-नीचे फ्लास्क में एक 4 एम सोडियम हाइड्रॉक्साइड समाधान की एक समान मात्रा में जोड़ें । कुप्पी और भाटा के लिए एक कंडेनसर संलग्न-8 एच के लिए ९० डिग्री सेल्सियस पर निलंबन हलचल (एक हीटर मेंटल के साथ) ।
    2. नीचे ठंडा करने के बाद, "धोने-केंद्रापसारक" आसुत जल के साथ precipitates (के रूप में कदम 2.1.4 में वर्णित) के पास तटस्थ पीएच (~ 7-8) ।
      नोट: चूंकि PRGO के पास जाने से बहुत कम हाइड्रोफिलीसिटी है, सभी अववेग को अपकेंद्रण के दौरान निपटाना चाहिए और सुपरनैटंट को पूरी तरह से स्पष्ट समाधान होना चाहिए । यदि यह किसी भी कारण के लिए मामला नहीं है (जैसे, पर्याप्त घूर्णी गति नहीं), ठोस सामग्री माप (कदम 2.1.8 देखें) इस स्तर पर भी आयोजित किया जाना चाहिए ।

3. एनएनपीएस का फोटोउत्प्रेरक निक्षेपण

  1. पीटी/ग्राफीन कंपोजिट का संश्लेषण
    1. उत्पाद की एकाग्रता को समायोजित करें धारा २.२ से ५० mg · एल-1 और एक बर्फ पानी स्नान में 1 एच के लिए एक जांच sonicate के साथ निलंबन sonicate । उत्पाद के ५४० मिलीलीटर ले लो और इथेनॉल (छेद मेहतर) के ६० मिलीलीटर जोड़ने के लिए और एक अतिरिक्त 1 एच के लिए sonication (बर्फ में) जारी है । एक 20 wt% Pt/graphene समग्र के लिए, जोड़ें 8 wt% की १६९ microliters हेक्साक्लोरोलैटीनिक एसिड जलीय समाधान (व्यावसायिक रूप से उपलब्ध) उत्पाद के लिए और यह 15 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर हलचल (अंय पीटी loadings के लिए, राशि तदनुसार गणना) ।
      नोट: यह नोबल धातु लवण के जलीय समाधान का उपयोग करने की सलाह दी है (यदि व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है) या शुरू में पाउडर फार्म लवण से एक उच्च केंद्रित स्टॉक समाधान तैयार करते हैं । इन लवण आर्द्रताग्राही सामग्री रहे है और, उनके व्यापक जल अवशोषण, सटीक वजन और reproducible परिणाम प्राप्त करने के कारण मुश्किल या भी असंभव हो जाएगा ।
    2. बर्फ से पानी स्नान भरें और रिएक्टर के लिए पिछले कदम के उत्पाद फ़ीड, के रूप में धारा १.२ में वर्णित है । चुंबकीय पंप शुरू और एक उच्च प्रवाह के साथ N2 गैस इनलेट वाल्व खुला । रखो और गैस आउटलेट ट्यूब ( चित्रा 2में1 टी) एक 1 एल erlenmeyer फ्लास्क में ठीक है और यह पानी की ~ ०.७ L के साथ भरें ताकि गैस बाहर बुलबुले ।
    3. प्रणाली से भंग ओ2 गैस बाहर फ्लश और निलंबन नीचे शांत, जोरदार 30 मिनट के लिए चुंबकीय विलोडक के साथ निलंबन मिश्रण । N2 गैस प्रवाह को कम करने और पांच यूवी लैंप पर बारी ।
      नोट: N2 गैस प्रवाह संश्लेषण की प्रक्रिया पर ही कोई प्रभाव नहीं है और, इसलिए, कोई विशिष्ट मूल्य है । हालांकि, यह लगातार प्रणाली के अंदर एक सकारात्मक दबाव बनाए रखने और ओ2 पैठ से बचने के लिए लागू किया जाता है । पानी के अंदर टी1 ट्यूब के समापन बिंदु पर बुलबुला गठन Erlenmeyer फ्लास्क भरा प्रवाह समायोजन के लिए केवल आवश्यकता है ।
  2. नमूनाकरण Pt/ग्राफीन निक्षेपण (और आरगो के लिए PRGO की कमी)
    चेतावनी: हालांकि एक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में काले चश्मे पहने हुए हमेशा अनिवार्य है, यह इसके लायक है फिर से याद दिला सकता है, के बाद से इस प्रयोग में, वहां splashing का एक उच्च जोखिम है ।
    1. यूवी रोशनी पर बदल के बाद एन2 गैस प्रवाह 5 मिनट बढ़ाएँ. एक सिरिंज को प्वाइंट पीएस (चित्रा 2) संलग्न करें । जबकि सिरिंज पिस्टन पकड़े इसे बाहर आने से रोकने के लिए, वाल्व V1खुला, निलंबन के 20 मिलीलीटर के साथ सिरिंज भरें, और वाल्व बंद (वी1) । सिरिंज अलग और वाल्व V2 खोलने के लिए ट्यूब टी2के अंदर शेष निलंबन खाली, और इसे बंद (v2) इसके बाद । N2 गैस प्रवाह पिछले स्तर को कम ।
    2. सेंट्रीफ्यूज पिछले चरण के उत्पाद १०,००० x g पर 10 मिनट के लिए । आगनात्मक युग्मित प्लाज्मा-ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमेट्री (icp-OES) विश्लेषण के लिए supernatant स्टोर । डिस्टिल्ड पानी और सेंट्रीफ्यूज के साथ यह १०,००० x g पर 10 मिनट के लिए precipitates धो (supernatant इस बार त्याग) । धोने की प्रक्रिया 1x अधिक दोहराएं ।
    3. 1 ज के लिए एक स्नान sonicator में कोमल sonication द्वारा आसुत पानी की ५० मिलीलीटर में पिछले कदम के उत्पाद फैलाने के लिए 30 मिलीग्राम ascorbic एसिड और गर्मी के भंग-यह 1 एच के लिए ९० डिग्री सेल्सियस पर हलचल. 10 मिनट के लिए १०,००० एक्स जी पर उत्पाद सेंट्रीफ्यूज , precipitates ले लो, और supernatant त्याग ।
    4. धोने की प्रक्रिया 2x अधिक दोहराएं और लक्षण वर्णन प्रयोजनों के लिए precipitates की दुकान ।
    5. दोहराएं कदम 3.2.1 और 3.2.2 नमूना समय के लिए 10, 15, 20, 30, ४५, ६०, ७५, ९०, १०५, और १२० मिनट (यूवी रोशनी पर मोड़ के बाद).
  3. पीटी के संश्लेषण/
    1. जोड़ें २०० मिलीग्राम के TiO2 नैनोकणों (व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है, ~ 100-150 एनएम कण आकार में) आसुत जल की ५७० मिलीलीटर और इथेनॉल के 30 मिलीलीटर और एक बर्फ पानी स्नान में 1 एच के लिए एक जांच sonicate के साथ sonicate ।
    2. एक 5 wt.% Pt/TiO2 समग्र के लिए, जोड़ें 8 wt के 21 मिलीग्राम.% हेक्साक्लोरोलैटिनिक अम्ल जलीय घोल तैयार निलंबन के लिए और यह 15 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर हलचल (अन्य पीटी loadings के लिए, तदनुसार राशि की गणना) । दोहराएं चरण 3.1.2 तैयार मिश्रण के लिए, चार और दो यूवी लैंप के साथ ।
  4. नमूना पीटी/
    1. धारा ३.३ के उत्पादों के लिए २.५, 5, ७.५, 10, 20 और ४० मिनट के समय अंतरालों पर अनुभाग ३.२ दोहराएं ।
  5. एयू के संश्लेषण/
    1. एक 5 wt.% Au/TiO2 समग्र के लिए, एक ५० छ · के ३४५ μl जोड़ें एल-1 हाइड्रोजन टेट्राक्लोरोऑरेट (III) 3.3.1 कदम के उत्पाद के जलीय विलयन और इसे 15 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर हिलाते हुए (अन्य au लोडंग्स या अन्य au स्त्रोतों के लिए, तदनुसार राशि की गणना करें) । दोहराएं चरण 3.1.2 तैयार मिश्रण के लिए, चार और दो यूवी लैंप के साथ ।
      नोट: चूंकि यहां सोने का इस्तेमाल नमक पाउडर के रूप में था, हम शुरू में तैयार एक ५० जी · एल-1 हाइड्रोजन टेट्राक्लोरोऑरेट (III) आसुत जल में विलयन
  6. नमूना Au/ 2 साठा
    1. धारा ३.५ के उत्पादों के लिए २.५, 5, ७.५, 10, 20 और ४० मिनट के समय अंतरालों पर अनुभाग ३.२ दोहराएं ।

4. characterizations के लिए नमूना तैयारी

  1. Supernatants के ICP-OES विश्लेषण के लिए, बस एक ०.२ μm ताकना आकार के साथ पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (PTFE) सिरिंज फिल्टर के साथ तरल पदार्थ फिल्टर । ठोस नमूनों की ICP-OES के बारे में अधिक जानकारी के लिए, एमए और वी17को देखें ।
    नोट: जब नमूने समाधान के रूप में कर रहे हैं, ICP-OES एक बहुत ही सरल और तेजी से तकनीक है, लेकिन ठोस नमूनों के लिए, विशेष रूप से नोबल धातुओं के लिए, यह एक्वा regia, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, और हाइड्रोक्लोरिक एसिड, जो बनाता है के साथ कई माइक्रोवेव पाचन प्रक्रियाओं की आवश्यकता है यह बहुत समय लेने वाली (प्रत्येक नमूना तैयार करने के लिए कम से 12 एच) । इसलिए, photodeposition दर और प्रक्रिया अनुकूलन की निगरानी के लिए, अधिनतांत में धातु संचार के एकाग्रता परिवर्तन पर नजर रखी जा सकती है ।
  2. संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (TEM) इमेजिंग के लिए, विकीर्ण एकत्र आसुत जल (एक बहुत पतला निलंबन) में precipitates और ड्रॉप-उंहें TEM ग्रिड (या डुबकी-कोट में ग्रिड निलंबन) पर डाली । एक्स-रे photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) विश्लेषण के लिए, बस ड्रॉप-कास्ट ऑक्सीजन पर precipitates के केंद्रित dispersions-प्लाज्मा इलाज कांच substrates और उन्हें एक गर्म थाली पर सूखी ।

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Representative Results

XPS धातु एनपीएस के गठन की पुष्टि और उनके रासायनिक राज्यों का अध्ययन करने के लिए सबसे शक्तिशाली तकनीकों में से एक है । इस उद्देश्य के लिए, दोनों सर्वेक्षण स्पेक्ट्रा और उच्च संकल्प स्पेक्ट्रा (पीटी4f और Au4f) दर्ज किए गए थे, जो धातु संचार और nnps के सफल जमाव की पूरी कमी की पुष्टि (चित्रा 3). दोनों पीटी4f और Au4fके deconvolution के लिए, शुरू में, एक शर्ली पृष्ठभूमि घटाव प्रदर्शन किया गया था । बाद में, कोर स्तर स्पेक्ट्रा मिश्रित गाऊसी के साथ अपने घटकों में विघटित कर रहे थे/lorentzian (७०% गाउसीय और 30% lorentzian) एक अरैखिक कम-चौकों वक्र-फिटिंग प्रक्रिया द्वारा लाइनों, xpspeak ४.१ सॉफ्टवेयर का उपयोग कर । सभी फिटिंग के लिए घटाए गए ची-स्क्वायर वैल्यू को ०.०१ से नीचे रखा गया था । पीटी 4f7/ 2 और पीटी4f7/2 चोटियों के बंधन ऊर्जा जुदाई ३.३३ eV करने के लिए सेट किया गया था और पीटी4f7/2 और पीटी4f7/2 चोटियों के बीच तीव्रता अनुपात ०.७५ करने के लिए सेट किया गया था । Au4f7/2 और au4f7/2 के लिए उन मूल्यों क्रमशः ३.७१ eV और ०.७८ थे ।

Figure 3
चित्रा 3 : XPS सर्वेक्षण स्पेक्ट्रा । के लिए स्पेक्ट्रा (ए) पीटी/ग्राफीन कंपोजिट, (B) pt/tio2 कंपोजिट, और (c) Au/ के लिए Deconvoluted स्पेक्ट्रा(घ) पीटी में pt4f /(ड) पीटी में pt 4F /2 संयुक्त, और (च) au4f में एयू/ कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

नैनोकम्पोजिट उत्पे्ररताओं के निष्पादन पर महत्वपूर्ण प्रभाव वाले नैनो कणों और उनकी आकृतियों के वितरण का अध्ययन किया गया है । इन दो विशेषताओं कई संश्लेषण मापदंडों से प्रभावित हैं, लेकिन इस काम में, एक्सपोजर (आईडीई) प्रति प्रदीप्ति खुराक के अनुकूलन के माध्यम से, हम एक काफी monoबिखरने प्राप्त करने में सक्षम है और समान रूप से दोनों पर NNPs वितरित substrates (आरगो और TiO2) (चित्रा 4) ।

Figure 4
चित्रा 4 : उनि छवियां । (क) 1 सेमी x ५० सेमी एक्सपोजर ट्यूब द्वारा उत्पादित पीटी/ग्राफीन कम्पोजिट (इस आंकड़े को अबडोलहॉस्सिडेह एट एएल12से संशोधित किया गया है । (ख) एयू/टीटीओ2। (ग) पीटी/टीटीओ2 (घ) बड़े कणों के निर्माण में एक उच्च आईडीई का प्रभाव और पीटी/ग्राफीन कम्पोजिट में इसके आस-पास की कमी । पैनलों A, B, और C के लिए माध्य कण आकार क्रमशः १.७५, ३.८ और ३.७७ हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

एनएनपीएस के फोटोउत्प्रेरक निक्षेपण में, चूँकि प्रकाश-उत्तेजित इलेक्ट्रॉन धात्विक cations को कम करने के लिए उत्तरदायी होते हैं, इसलिए धात्विक cations की सांद्रता में परिवर्तन की निगरानी करके अभिक्रिया प्रगति (एनएनपी लोडिंग) का अध्ययन किया जा सकता है । Icp-OES संचार एकाग्रता का निर्धारण करने के लिए सबसे सटीक तकनीकों में से एक है । आईडीई के साथ पीडी का सीधा संबंध इन प्रयोगों में स्पष्ट रूप से दर्शाया गया है, जो विकसित रिएक्टर (चित्रा 5) के कार्य तंत्र को समझने के लिए महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि और जानकारी प्रदान करते हैं ।

Figure 5
चित्रा 5 : विभिन्न इडस के साथ विकसित रिएक्टर में पीडी के दौरान धात्विक संचार की एकाग्रता में परिवर्तन । में परिवर्तन (A) pt/ग्राफीन, (B) Au/tio2, और (C) पीटी/ कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

दिलचस्प है, photodeposition दर (ICP-OES परिणामों से प्राप्त) अलग संश्लेषण शर्तों (तालिका 1) के लिए तुलना करके, photodeposition इलेक्ट्रॉनों की संख्या और जमा nnps की राशि के बीच एक सीधा संबंध हो सकता है प्रदर्शन (चर्चा देखें) । इस डाटा सेट के आधार पर विकसित रिएक्टर का कार्य (निक्षेपण) तंत्र भी समझाया गया है ।

प्रणाली पीटी/ पीटी/ पीटी/ Au/ Au/ पीटी/ पीटी/
हालत 5 x ०.४ सेमी 5 x 2 सेमी 1 x ५० सेमी 2 लैंप 4 लैंप 2 लैंप 4 लैंप
रैखिक क्षेत्र में ढाल ~ 0 -०.००९३२ -०.०४४१२ -०.०६६ -०.१२१७९ -०.०५११२ -०.०८३३२

तालिका 1: रेखीय के मूल्यों के रैखिक फ़िट करने के लिए धनायन एकाग्रता ICP-OES विश्लेषण से प्राप्त परिवर्तन ।

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Discussion

नैनोकणों महान धातु आधारित उत्प्रेरक का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया रूप हैं । लगभग सभी मामलों में, एनएनपीएस या तो प्रवाहकीय या अर्धचालक समर्थन सामग्री पर जमा किया जाता है । इस संकरण ज्यादातर इरादा सब्सट्रेट (सामग्री) की उपस्थिति में नोबल धातु की संचार की कमी से किया जाता है । इसलिए, nnp के उत्पादन के लिए एक सफल संश्लेषण विधि-nanoसंश्लिष्ट के कम से दो मुख्य आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए: 1) संचार की कमी कुशल और पूर्ण होना चाहिए; 2) साठा दर, स्थान, और राशि चलाया जाना चाहिए । इस कार्य में, हमने यह दर्शाया है कि विकसित रिएक्टर (और संश्लेषण विधि) उपरोक्त दोनों आवश्यकताओं को सफलतापूर्वक पूरा कर सकते हैं ।

XPS सर्वेक्षण स्पेक्ट्रा (चित्रा 3) स्पष्ट रूप से Rgo और TiO2 पर पीटी और Au के सफल बयान (एक प्रवाहकीय और एक अर्धचालक सामग्री) का प्रदर्शन किया । उच्च संकल्प Pt4f और au4F चोटियों के deconvolution कोई nonधातुई घटक है, जो पुष्टि करता है कि दोनों prgo और TiO2 के साथ Photoउत्प्रेरक कमी विधि पूरी तरह से पीटी4 + और Au 3 कम कर सकते है पता चला+ 0 और Au0, क्रमशः करने के लिए । बयान उपज और इसके लिए आवश्यक समय पर विचार (चित्रा 5), इस विधि के उत्पादन के साथ तुलनीय है (या भी बेहतर से) पारंपरिक nnp जमाव विधियों के सबसे (यानी, polyol विधि18) ।

जैसा कि पहले उल्लेख किया है, के बाद से photoexcited इलेक्ट्रॉनों (स्वयं सब्सट्रेट द्वारा उत्पादित) एक पीडी प्रतिक्रिया में धातु संचार कम, सब्सट्रेट पर nnps ही फार्म, जो शोधकर्ताओं के बयान स्थान को नियंत्रित करने की अनुमति देता है (नहीं हर जगह निलंबन में). इसके अलावा, सब्सट्रेट (photocatalyst) के अद्वितीय स्पंदित उत्तेजना के लिए धन्यवाद, दोनों नाभिकन और विकास नियंत्रित किया जा सकता है. यह मुख्य रूप से तथ्य यह है कि, जोखिम समय सीमित द्वारा (और/या यूवी प्रकाश तीव्रता), photoexcited इलेक्ट्रॉनों की एक बहुत छोटी और नियंत्रित मात्रा सब्सट्रेट पर एक विशिष्ट स्थान में उत्पादित कर रहे है के कारण है । इन इलेक्ट्रॉनों एक कम जीवनकाल है और, photocatalyst की खराब चालकता के कारण (अर्धचालक), बहुत दूर वहां उत्पंन किया गया था कि स्थान से स्थानांतरित नहीं कर सकता । अतः एक स्थिर नाभिक बनाने के लिए जिसमें न्यूनतम त्रिज्या होनी चाहिए, एक उत्तेजन नाड़ी (एक्सपोजर) में इलेक्ट्रॉनों की विशिष्ट संख्या उत्पन्न होनी चाहिए । इसका तात्पर्य यह है कि एक ंयूनतम आईडीई (एक्सपोजर लंबाई और/या यूवी प्रकाश तीव्रता) के लिए रिएक्टर, जो 5 सेमी x ०.४ सेमी एक्सपोजर ट्यूब के साथ PRGO पर असफल पीटी बयान समझा सकते में पीडी शुरू करने की आवश्यकता थी (चित्रा 5a, नगण्य एकाग्रता परिवर्तन) । इसी तरह के व्यवहार जब TiO2-आधारित कंपोजिट के लिए बहुत कम इडस का उपयोग कर मनाया गया (इसी डेटा यहां प्रदान नहीं कर रहे हैं) । यह मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण है कि स्थिर नाभिक के गठन के लिए महत्वपूर्ण आईडीई मूल्य सीधे क्वांटम उपज से संबंधित है (क्योंकि यह आमतौर पर पूर्ण क्वांटम उपज को मापने के लिए कठिन है, स्पष्ट क्वांटम उपज भी19इस्तेमाल किया जा सकता है) photocatalyst सामग्री (0.36%-०.४१% PRGO और 0.97% के लिए-१.१% TiO2के लिए) ।

जब फोटोउत्तेजित इलेक्ट्रॉनों (प्रति एक्सपोजर) की संख्या स्थिर नाभिक गठन के लिए आवश्यक मूल्य से अधिक होती है, जैसा कि चित्र 5 और तालिका 1में दर्शाया गया है, फोटोनिक्षेपण दर (icp-OES द्वारा मॉनीटर किया गया) में एक्सपोजर के साथ एक रेखीय संबंध है समय और यूवी प्रकाश तीव्रता । यहां तक कि जब Au/tio2 और पीटी/tio2 प्रणालियों की तुलना, के बाद से pt4 + au3 +से एक और इलेक्ट्रॉन की जरूरत है, photodeposition दर उच्च है (१.४६) au/TiO2 के लिए (अपेक्षित अनुपात है 4/3 = १.३३) । यह यहां उल्लेख किया जाना चाहिए कि कुछ मामलों में, पीडी दर अनुपात प्राप्त की उंमीद मूल्यों के साथ मामूली मतभेद है (विशेष रूप से पीटी के लिए) है, जो शायद तथ्य यह है कि के लिए प्रस्तावित सरल मॉडल के कारण है और पीडी सिस्टम में विकास के लिए प्रस्तुत यहाँ बहु-इलेक्ट्रॉन कटौतियों में पूर्णतः मान्य नहीं है, और अन्य मापदंडों को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए. सभी प्रणालियों (चित्रा 5) में पीडी के अंतिम चरण में, बयान की दर में एक आकस्मिक परिवर्तन हुआ है, जिसका तात्पर्य है कि बयान प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन हुआ है । इस तथ्य के कारण है कि प्रस्तावित मॉडल में, यह मान लिया गया था (लेकिन विशेष रूप से नहीं कहा गया है) कि प्रत्येक photogenerated इलेक्ट्रॉन के लिए, एक धातु धनायन तुरंत उपलब्ध हो जाएगा यह उपभोग करने के लिए, जो जाहिरा तौर पर जब धातु की सांद्रता नहीं है मामला संचार एक विशिष्ट मूल्य से नीचे गिर (संचार के प्रसार भी खाते में लिया जाना चाहिए) ।

रैखिक व्यवहार से इस विचलन के बाद से कम सांद्रता में होता है, जहां संचार का प्रमुख हिस्सा जमा किया जाता है, और शेष संचार के बयान अधिक समय की आवश्यकता होगी, यह रेखीय क्षेत्र में पीडी का संचालन और ठीक करने के लिए उचित है हल से शेष संचार अच्छी तरह से विकसित हाइड्रोमेटलर्जिकल निष्कर्षण तरीकों20। इस मामले में, विकसित रिएक्टर सतत रूप से प्रचालन कर सकते हैं और वांछित उत्पाद को एक ज्ञात अवधि के संचलन के बाद एकत्र किया जा सकता है (रिएक्टर से बाहर ले जाया गया) । यह भी संभव है कि, रिएक्टर की लंबाई बढ़ाने के द्वारा, या तो एकाधिक समानांतर ट्यूबों या वसंत की तरह ट्यूबों का उपयोग करके, पूर्ववर्ती एक तरफ से रिएक्टर में प्रवेश कर सकते हैं और उत्पादों को दूसरी तरफ से बाहर निकल सकते हैं.

Aforementioned चर्चाओं को देखते हुए, यह स्पष्ट है कि आईडीई को ंयूनतम करके (लेकिन यह नाभिक के गठन के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक रखते हुए), शोधकर्ताओं ने एक समान वितरण के साथ छोटे monoबिखरने कणों मिल सकता है, लेकिन उत्पादन समय भी काफी बढ़ जाएगा । उदाहरण के लिए, जैसा कि चित्र 6में दर्शाया गया है, पीटी/ग्राफीन प्रणाली में पीटी लोडिंग की उसी राशि को प्राप्त करने के लिए आवश्यक समय, जब 5 सेमी x 2 सेमी और 1 सेमी x ५० सेमी ट्यूबों का प्रयोग लगभग पांच गुणा अधिक (रैखिक क्षेत्र में) होता है । दूसरी ओर, आईडीई (या तो जोखिम लंबाई या यूवी प्रकाश तीव्रता) बढ़ाने के द्वारा, विकास (पारंपरिक पीडी विधियों के समान) और बड़े कणों के रूप में नाभिक पर हावी हो जाएगा । बहुत उच्च इडस में, जैसा कि पहले बताया गया है, एक निर्मित कण अपने आसपास के इलेक्ट्रॉनों को सोख सकता है (क्योंकि यह एक बेहतर चालकता है) और इसके चारों ओर अन्य नाभिक के गठन को अपक्ष करता है । इस मामले में, कण भारी बढ़ता है, और अंतिम उत्पाद के कण आकार वितरण बहुत व्यापक हो जाएगा (चित्रा 4डी) । यह घटना उच्च क्वांटम उपज photoउत्प्रेरक में अधिक समस्याग्रस्त है (PRGO के साथ TiO2 तुलना), और उचित आईडीई समायोजन और अधिक चुनौतीपूर्ण है । एक परिणाम के रूप में, छोटे एक्सपोजर लंबाई और एक कम रोशनी खुराक (यूवी लैंप की संख्या) TiO2के लिए उपयोग किया जाता है-कंपोजिट आधारित और अभी भी, के रूप में TEM छवियों में देखा जा सकता है, ग्राफीन आधारित समग्र दो अंय tio 2 से एक बेहतर monodispersity है -आधारित कंपोजिट । इसलिए, आईडीई ध्यान से उच्चतम उपज के साथ उच्चतम गुणवत्ता वाले उत्पाद प्राप्त करने के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए । परिणाम और चर्चा यहां प्रस्तुत स्पष्ट रूप से क्षमता और NNP के एक ठीक नियंत्रित संश्लेषण के लिए विकसित रिएक्टर की क्षमताओं का प्रदर्शन आधारित उत्प्रेरक (substrates के दोनों प्रकार पर) एक बड़े पैमाने पर और एक सतत तरीके से ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखकों को सभी सहायता प्रदान करने के लिए Sabanci विश्वविद्यालय और स्विस संघीय प्रयोगशालाओं सामग्री विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Empa) के लिए शुक्रिया अदा करना चाहूंगा ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Chloroplatinic acid solution Sigma Aldrich 262587-50ML
Hydrogen tetrachloroaurate(III) hydrate Alfa Aesar 12325.03
TiO2 Nanopowder (TiO2, anatase, 99.9%, 100nm) US research nanomaterials US3411
Graphite powder Alfa Aesar 10129
Sulfuric acid  Sigma Aldrich 1120802500
Hydrogen peroxide Sigma Aldrich H1009-100ML
L-Ascorbic acid Sigma Aldrich A92902-500G
Hydrochloric acid Sigma Aldrich 320331-2.5L
Sodium hydroxide Sigma Aldrich S5881-1KG
Potassium permanganate Merck 1050821000
Corning® Silicone Septa for GL45 Screw Cap Sigma Aldrich (Corning) CLS139545SS
Polyvinyl chloride pipe Koctas UV-Reactor casing
Fuded silica (Quartz) tube Technical Glass Products
UV−C lamps  Philips TUV PL-L 55W/4P HF 1CT/25

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References

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Abdolhosseinzadeh, S., Mousavi, M., Haghmoradi, N., Gürsel, S. A. A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles. J. Vis. Exp. (146), e58883, doi:10.3791/58883 (2019).

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