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Chemistry

Fotodeposizione di Pd su Colloidal Au Nanorods di Surface Plasmon Excitation

Published: August 15, 2019 doi: 10.3791/60041
Automatic Translation
1, 1, 1,2, 1, 1, 1, 1
1Sensors & Electron Devices Directorate, U.S. Army Research Laboratory, 2General Technical Services

Summary

Viene presentato un protocollo per la fotodeposizione anisotropica del Pd su nanorod Aunanorodsospesi aquessly sospesi tramite l'eccitazione localizzata di plasmon superficiale.

Abstract

Viene descritto un protocollo per guidare fotocataliticamente la deposizione Pd su Au nanorods (AuNR) utilizzando la risonanza del plasmone superficiale (SPR). Eccito elettrone caldo plasmonica su SPR unità di irradiazione deduttiva di Pd su colloidal AuNR in presenza di [PdCl4]2-. La riduzione dei metalli secondari guidata da Plasmon potenzia la deposizione covalente di sotto-lunghezza d'onda in luoghi mirati in coincidenza con "punti caldi" di campo elettrico del substrato plasmonico utilizzando un campo esterno (ad esempio, laser). Il processo descritto qui descrive descrive una deposizione di soluzione-fase di un metallo nobile catalizzatore (Pd) da un sale di alogesia metallica di transizione (H2PdCl4) su strutture plamoniche anisotropiche (AuNR) aquesamente sospese e anisotropiche (AuNR). Il processo di fase della soluzione è suscettibile di creare altre architetture bimetallici. Il monitoraggio UV-vis di trasmissione della reazione fotochimica, insieme all'XPS ex situ e all'analisi TEM statistica, fornisce un feedback sperimentale immediato per valutare le proprietà delle strutture bimetallici che si evolvono durante il reazione fotocatalitica. L'irradiazione del plasco risonante di AuNR in presenza di [PdCl4]2- crea un guscio Pd0 sottile e legato in modo covalente senza alcun effetto di smorzamento significativo sul suo comportamento plasmonico in questo esperimento/batch rappresentativo. Nel complesso, la fotodeposizione plasmonica offre un percorso alternativo per la sintesi economica ad alto volume di materiali optoelettronici con caratteristiche sub-5 nm (ad esempio, fotocatalizzatori eterometallici o interconnessioni optoelettroniche).

Introduction

Guidare la deposizione di metalli su substrati plasmonici tramite portatori caldi plasmonici generati da un campo esterno risonante potrebbe supportare la formazione in due fasi di nanostrutture anotertropiche in condizioni ambientali con nuovi gradi di libertà1 ,2,3. La chimica redox convenzionale, la deposizione del vapore e/o gli approcci di elettrodeposizione non sono adatti per la lavorazione di grandi volumi. Ciò è dovuto principalmente agli scarti in eccesso/sacrificio del reagente, ai processi di litografia a 5 fasi a bassa produttività e agli ambienti ad alta intensità energetica (0,01-10 Torr e/o 400-1000 gradi centigradi) con un controllo diretto minimo o nessun controllo diretto sulle caratteristiche dei materiali risultanti. . L'immersione di un substrato plasmonico (ad esempio, Au nanoparticle/seme) in un ambiente precursore (ad esempio, soluzione di sale Pd acquosa) sotto illuminazione alla risonanza del plasmone superficiale localizzata (SPR) avvia intensità) deposizione fotochimica del precursore tramite elettroni caldi plasmonici e/o gradienti fototermici3,4. Ad esempio, i parametri/requisiti di protocollo per la decomposizione fototermica plasmonica di Au, Cu, Pb, e Ti organometallici e idraulici Ge su nanostrutturati Ag e Au substrati sono stati dettagliati5,6, 7,8,9. Tuttavia, l'utilizzo di elettroni caldi plasmonici femtosecondi per fotoridurre direttamente i sali metallici in un'interfaccia metallo-soluzione rimane in gran parte non sviluppato, processi assenti che impiegano citrati o leghe poli(vinylpyrrolidone) che agiscono come carica intermedia trasmette alla nucleazione diretta/crescita del metallo secondario2,10,11,12. La pt-decorazione anisotropica di Au nanorods (AuNR) sotto eccitazione longitudinale SPR (LSPR) è stata recentemente segnalata1,13 dove la distribuzione Pt coincideva con la polarità del dipolo (cioè, la distribuzione spaziale presunta di vettori caldi).

Il protocollo qui si espande sul recente lavoro Pt-AuNR per includere pd e mette in evidenza le metriche chiave di sintesi che possono essere osservate in tempo reale, mostrando la tecnica di fotodeposizione plasmonica riduttiva è applicabile ad altri sali di alogita metallica (Ag, Ni, Ir, ecc.).

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Protocol

1. Allocazione di NanorodAu

NOTA: AuNR coperto di cetyltrimethylammonium (CTAB) può essere sintetizzato dalla chimica umida (passaggio 1.1) o acquistato commercialmente (passaggio 1.2) secondo le preferenze del lettore, con ciascuno che ha dato risultati simili. I risultati di questo lavoro sono stati basati su AuNR di provenienza commerciale, con struttura cristallina gemellata penta. Impatto della struttura cristallina di semi AuNR (cioè monocristallina contro penta-gemellato) sulla morfologia finale del guscio metallico secondario rimane poco chiaro nell'ambito della fotodeposizione plasmonica, ma è stato di vivo interesse sia in wet-14, 15 e simili fotochimici12 sintesi. I surfactants alternativi al CTAB possono essere impiegati fino a quando il potenziale della zeta è positivo, anche se la morfologia finale della Polizia potrebbe cambiare.

  1. Tecniche di sintesi: Sintetizzare AuNR dislofatto a clabramente a 0,5 mM Au utilizzando il metodo assistito dall'argento da Nikoobakht et al. 16 , 17 (struttura monocristallina) o il metodo assistito da un surfactant da Murphy et al. 18 mi lato , 19 (resa struttura cristallina con penta). Lavare l'AuNR tramite centrifugazione20,21 per rimuovere l'eccesso, CTAB gratuito ad una concentrazione finale di 1-10 mM.
  2. Fonti commerciali: acquistare acquose dispersioni AuNR a 0,5 mM Au con le seguenti specifiche: 40 nm di diametro, 808 nm LSPR e ligando CTAB (concentrazione di 5 mM) in acqua DI. Lavare l'AuNR con centricfugation20,21 per rimuovere l'eccesso, CTAB gratuito se la concentrazione di CTAB supera 1-10 mM al ricevimento.
    NOTA: le dispersioni AuNR acquose con surfactant CTAB in una varietà di dimensioni, proporzioni e densità di numero di particelle possono essere acquistate da molti fornitori commerciali e utilizzate con successo in questo protocollo.

2. Fotodeposizione plasmonica del Pd su NanorodAu

  1. Preparazione del precursore Pd
    1. Preparare una soluzione HCl da 20 mM. In primo luogo, fare 0,1 M HCl diluindo 830 -L di stock concentrato HCl (37%, 12 M) con acqua a 100 mL. In secondo luogo, fare 0,02 M HCl diluindo 4 mL di 0,1 M HCl con acqua a 20 mL.
    2. Pipetta 10 mL di 20 mM HCl in bicchieri appropriati e posto in un toro da bagno (nessuna sonicazione) con temperatura dell'acqua impostata a 60 gradi centigradi.
    3. Aggiungere 0,0177 g di PdCl2 nel 10 mL di 20 mM HCl e mescolare via sonicazione fino a quando tutto PdCl2 è sciolto. La risultante soluzione 10 mM H2PdCl4 dovrebbe presentare un colore arancione scuro.
  2. Preparazione della miscela di reazione alla fotodeposizione
    NOTA: la procedura descritta presuppone un volume totale di 3 mL per l'uso in una cuvette per consentire un feedback in tempo reale nel processo di fotodeposizione plasmonica. Le masse/volumi citati sono stati selezionati per la compatibilità con le sostanze chimiche/materiali/reagenti tipici, consentendo al contempo un facile lavaggio/recupero dell'AuNR decorato dalla Pd. Si prevede che risultati simili possano essere raggiunti se si utilizzano vasi di reazione alternativi in scala ad altri volumi e/o vasi di reazione alternativi (ad esempio, becher di vetro).
    1. Degas stock Soluzione AuNR e metanolo (MeOH) in un toere da bagno per 30 min.
    2. Pipetta 2,5 mL di AuNR sospeso (dal punto 2.2.1) in una lunghezza del percorso di 1 cm, cuvette macrovolume con una barra di stiramento magnetico. Posizionare la cuvette su una piastra di agitazione.
      NOTA: il volume tipico di una cuvette macrovolume è di 3,5 mL. Il quarzo può essere sostituito con plastica UV-trasparente.
    3. Pipette 475 -L di MeOH degassata (dal punto 2.2.1) nella cuvette mentre si mescolano delicatamente per circa 15-30 minuti. Rimuovere periodicamente eventuali bolle toccando delicatamente il fondo della cuvette contro una superficie rigida secondo necessità; la rimozione di gas solvad può prolungare la stabilità del sale di aloca metallica.
    4. Pipetta 5 -L di magazzino concentrato HCl (37%, 12 M) nella cuvette e lasciare mescolare per 15 min.
      NOTA: la concentrazione di supporto HCl potrebbe influenzare la morfologia finale/tasso di deposizione Pd, ma le concentrazioni inferiori a 20 mM nella miscela di reazione permetteranno a H2PdCl4 di idroliziare e osonilare progressivamente, portando a un eventuale PdO formazione x dopo 3 h.
  3. Fotoricopia plasmonica di [PdCl4]2- su AuNR1,13
    1. Iniettare 25 L di 10 mM H2PdCl4 nella miscela di reazione per un rapporto atomico 1:5 Pd:Au. Lasciare la soluzione complessa al buio per 1 h mescolando.
      NOTA: Questa quantità può essere regolata in base al rapporto Pd:Au desiderato come la spesa di alterazione delle molarità finali di Au, [PdCl4]2-, HCl e MeOH della miscela di reazione. Il riferimento22 illustra l'esempio di morfologie Pt-AuNR con diversi rapporti Pt:Au - risultati simili possono essere previsti con Pd.
    2. Irradiare la miscela di reazione con una lampada tungsteno-halogen filtrata a passata lunga non polarizzata da 715 nm a un'intensità di 35 mW/cm2 per 24 h.
      NOTA: diversi filtri luminosi (o fonti, ad esempio laser) possono essere scelti in base alla lunghezza d'onda Unica LSPR per diversi semi di nanostruttura Au. Ad esempio, un filtro a passaggio lungo di 420 nm può essere utilizzato per strutture di semi plasmoniche che presentano LSPR a 450 nm. L'intensità della luce può essere ridotta con la filtrazione a densità neutra a scapito di un tasso di riduzione [PdCl4]2, che porta a un tempo di reazione totale più lungo. L'intensità della luce può essere aumentata per ridurre il tempo di reazione a scapito del potenziale di riduzione termica di [PdCl4]2- (l'insorgenza è di 360 gradi centigradi tramite riferimento23). Un'intensità appropriata può essere calcolata a priori per mitigare la riduzione termica attraverso il calcolo della temperatura superficiale delle nanoparticelle in isolamento e/o insiemi collettivi24. Gli effetti sulla morfologia finale Pd-AuNR a diversa intensità di irradiazione non sono stati esplorati.
    3. Lavare le sostanze chimiche/reagenti residui dal Pd-AuNR due volte, ciascuna da: centrifugaa a 9.000 x g, rimuovendo il supernatante con una pipetta, resospendendo il pellet Pd-AuNR in acqua e immergendo la fiala in un tosio da bagno per 1-2 min disperdere20,21.

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Representative Results

Sono state acquisite immagini di microscopia elettronica a raggi UV (XPS) e microscopia elettronica a trasmissione (TEM) per l'AuNR coperto da CTAB in presenza/assenza di H2PdCl4 in scuro e sotto irradiazione assonante al loro longitudinale SPR (LSPR) per catalizzare la nucleazione/crescita degli spettri UV-vis Pd. Trasmissione nella Figura 1 e Figura 2 fornire informazioni sulle dinamiche di reazione in base ai cambiamenti in: (a) trasferimento di carica ligando-metallo precursore (LMCT) caratteristica intensità e lunghezza d'onda e (b) nanorod SPR intensità, larghezza completa a metà massima (FWHM), e la lunghezza d'onda (z). XPS viene utilizzato per confermare la presenza di Pd metallico e covalente Pd-Au incollaggio. XPS viene utilizzato anche per caratterizzare la banda di valenza composita densità di stati (DOS) delle nanostrutture bimetallici, mostrato figura 3. Le immagini TEM e le mappe di spettroscopia dispersiva di energia (EDS) nella Figura 4 determinano la morfologia strutturale e la distribuzione delle dimensioni dell'AuNR decorato dal Pd.

La figura 1 mostra le tendenze rappresentative di assorbimento UV-vis-NIR in base all'aggiunta sequenziale, passo dopo passo, di ogni componente chimico che comprende la miscela di reazione, a partire da 2,5 mL di stock 0,5 mM AuNR (nero tratteggiato). L'aggiunta di 475 lofi come spazzino a foro sacrificale e di 5-L di 12 M HCl (nero solido) diminuisce la magnitudine dell'assorbimento attraverso l'UV e lo spettro visibile a causa della semplice diluizione. È tipico uno spostamento blu di 5-8 nm nella lunghezza d'onda sPR longitudinale (LSPR) rispetto all'aggiunta di HCl, che probabilmente deriva dallo screening da parte del solvated Cl- anions25. L'aggiunta di 25 -L di 10 mM H2PdCl4 (blu tratteggiato e blu solido) fa emergere caratteristiche di assorbimento UV ad alta intensità, che corrispondono alle bande LMCT di [PdCl4]2- . Le bande LMCT sono caratteristiche dei sali di aloca metallica26,27. Dopo aver equilibrato al buio per 1 h con l'AuNR coperto da CTAB in HCl da 20 mM, le molecole [PdCl4]2- presentano caratteristiche LMCT a circa 247 nm e 310 nm. In seguito alla risonanza dell'irradiazione della luce con l'AuNR LSPR (rosso scuro), le bande [PdCl4 ]2- LMCT rispettivamente di blue-shift a 230 nm e 277 nm in pochi minuti, e la loro assonero molare sembra diminuire. La magnitudine assorbente della banda L-MCT diminuisce da 1,7 a circa 0,47 nel corso di 24 h a causa della progressiva fotoriduzione di [PdCl4]2- (rosso scuro a giallo) da parte dell'AuNR eccitato tramite elettroni caldi plasmonici 1 : il nome del , 13.Le caratteristiche di LMCT precursore nella regione UV scompaiono dopo 24 h (giallo), che indica il consumo completo di [PdCl4]2-. Le funzioni SPR trasversale (TSPR) e LSPR iniziano a cambiare il rosso quando le bande [PdCl4 ]2- LMCT si abbassano contemporaneamente. La temperatura del recipiente di reazione può essere monitorata in modo concomitante (ad esempio, tramite termocoppia) per garantire che l'attenuazione fototermica plasmonica non aumenti la temperatura di massa al di sopra della temperatura di esordio di 360 gradi centigradi per [PdCl4]2- riduzione 23. Le tipiche temperature di stato stazionario variano da 26 a 32 gradi centigradi in queste condizioni sperimentali senza convezione ambientale.

La figura 2 mostra il TSPR e l'LSPR delle particelle doppie lavate prima (nero) e dopo l'irradiazione risonante (rosso) in presenza di adsorbito [PdCl4 ]2- . La lunghezza d'onda LSPR passa da 807 nm a 816 nm insieme a un'espansione FWHM del 5%. Il TSPR rimane invariato. La magnitudine dell'assorbimento a lunghezze d'onda inferiori a 400 nm è aumentata del 40-55%, a causa sia dei cambiamenti nell'assorbimento del metallo interbandante che dell'accumulo dopo l'apparente fotodeposizione del Pd.

L'analisi XPS nella Figura 3A conferma la presenza di Pd metallici dall'emergere di linee Pd 3d a 335 eV e 340 eV energie leganti. Si noti che Au mostra convoluzione 4d linea di fotoelettroni, ma viene soppresso dopo la fotoriduzione di [PdCl4]2- che copre AuNR con Pd. Uno spostamento di 0,5 eV di 0,5 USD nelle linee fotoelettroniche Au 4f a energie di legame più basse nella Figura 3B è indicativo dell'interazione covalente Au-Pd28,29. La banda di valenza DOS dopo la fotodeposizione Pd in Figura 3C mostrano un DOS più alto vicino al livello di Fermi, EF (cioè, energia di legame di 0 eV) e sposta l'insorgenza did-band verso l'EF13. Queste sono caratteristiche tipiche del Pd metallico e possono essere calcolate a priori utilizzando la teoria funzionale della densità (DFT)13.

L'analisi TEM nella Figura 4A,B rivela le rispettive morfologie strutturali dell'AuNR mescolate con H2PdCl4 al buio (Figura4A,blu) e sotto irradiazione LSPR (Figura 4B, rosso). Il Pd-AuNR a punta affilata è osservato come risultato della fotoriduzione del Pd da parte di elettroni caldi plasmonici generati con irradiazione LSPR. Queste punte di nanorod affilate coincidono con le sfaccettature finali dell'Au (111) che sono caratteristiche dei semi AuNR gemellati a penta30. Tali sfaccettature finali esacerbate non sono osservate per AuNR mescolato con H2PdCl4 al buio. L'analisi della distribuzione delle dimensioni delle lunghezze delle aste nella Figura 4C indica che l'irradiazione LSPR espande la lunghezza media dell'asta da 127 nm a 129 nm, a causa della presenza di Pd fotoririduce. Uno spessore apparente di Pd sub-2 nm viene confermato in una mappa di spettroscopia di dispersione energetica (EDS) di un rappresentante Pd-AuNR, illustrata nella Figura 4D. Non si osserva alcuna modifica del diametro dell'asta (39,1 nm in condizioni scure rispetto a 39,2 nm nell'irradiazione LSPR). La canna globale AR aumenta da 3,27 a 3,30 (0,34) a causa dell'aumento della lunghezza dei nanorod. Queste metriche di popolazione di dimensioni sono coerenti con il piccolo spostamento verso il rosso LSPR di 7 nm misurato nella Figura 2.

Figure 1
Figura 1: Trasmissione UV-vitrosanalisi analisi della miscela di reazione AuNR-H2PdCl4.
Gli spettri che mostrano le caratteristiche tipiche di assorbimento LMCT e SPR rispetto all'aggiunta sequenziale di MeOH (nero solido) e H2PdCl4 (blu tratteggiato) a una soluzione AuNR di 0,5 mM mm (nero tratteggiato). Dopo 1 h equilibration in scuro (blu solido), irradiazione LSPR a banda larga con un filtro a passaggi lunghi 715 nm (35 mW/cm2; area rossa ombreggiata) catalizza la fotoriduzione in un intervallo di tempo di 24 h (rosso solido, giallo, 2 h di passaggi temporali). Il consumo di MeOH con l'avanzare della reazione è osservabile intorno a 950 nm. Le frecce guidano l'occhio per mostrare le tendenze nei cambiamenti di lunghezza d'onda LMCT con il tempo. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Trasmissione vis-NIR analisi spettroscopia delle modalità SPR di AuNR doppiamente lavato prima (nero) e dopo l'addizione - fotoriduzione di H 2 Il nome del sistema PdCl 4 DEL psu' (rosso).
I cambi conito nella lunghezza d'onda della risonanza (z) e l'espansione della larghezza di banda (FWHM) dei modi TSPR e LSPR dopo la fotoriduzione di H2PdCl4 sono inseriti. L'assorbimento della Polizia interbanda maturato è evidente al di sotto dei 480 nm.

Figure 3
Figura 3: Analisi XPS di AuNR prima (nero) e dopo l'irradiazione LSPR in presenza di H2 PdCl4 (rosso).
(A) Au 4d e Pd 3d regione che mostra le rispettive spin-orbita split 5/2 e 3/2 linee. (B) Regione Au 4f che mostra le linee di divisione spin-orbita 7/2 e 5/2. (C) Regione DOS banda di valenza, dove 0 eV energia di legame è il livello di Fermi (EF).

Figure 4
Figura 4: Analisi TEM di AuNR in presenza di H2 PdCl4 in illuminazione scura contro LSPR.
(A) Micrografie TEM di AuNR mescolate con H2PdCl4 al buio per 24 h e lavate 2x. (B) Micrografi TEM di AuNR mescolati con H2PdCl4 sotto eccitazione LSPR per 24 h e lavati 2x. (C) Funzione di distribuzione cumulativa (CDF) di lunghezze nanorod, dove blu e rosso corrispondono rispettivamente alle condizioni scure e chiare. (D) Mappatura EDS dei segnali Au (viola) e Pd (verde) sulla punta di un nanorod rappresentativo che è stato irradiato in risonanza in presenza di H2PdCl4.

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Discussion

Il monitoraggio dei cambiamenti nell'assorbimento ottico mediante la spettroscopia UV-viscopia è utile per valutare lo stato della reazione fotocatalitica, con particolare attenzione alle caratteristiche LMCT di H2PdCl4. Il massimo della lunghezza d'onda delle funzionalità LMCT dopo l'iniezione di H 2PdCl4 al passaggio 2.3.1 (passando dal nero a 1 a tinta unita nella Figura 1) forniscono informazioni sull'"ambiente" locale delle molecole [PdCl 4]2- ad esempio, coordinamento elettrostatico coni gruppi di testa N di CTAB seguiti dal trasporto sulla superficie AuNR1 e/o speciazione molecolare conseguente all'idrolisi e/o ossiulazione31,32,33 ). La magnitudo delle caratteristiche LMCT durante l'irradiazione (dal rosso scuro al giallo nella Figura 1) quantifica la concentrazione di H2PdCl4 rimanente in soluzione poiché il precursore viene progressivamente fotoridotto a Pd0 durante LSPR Irradiazione. Se le caratteristiche LMCT non diminuiscono di grandezza durante l'irradiazione, la reazione fotocatalitica non sta avvenendo (la concentrazione CTAB potrebbe essere troppo alta ed è consigliato il lavaggio aggiuntivo). Un appiattimento della coda a lunghezza d'onda lunga sulla funzione LSPR Lorentziano dovrebbe verificarsi circa 950 nm (vedere "Consumo MeOH" nell'etichetta 1) durante l'irradiazione LSPR come risultato dei fori caldi sacrificali MeOH sulle superfici AuNR12 per mantenere la neutralità di carica1. Le modalità SPR possono essere monitorate durante la reazione, ma le loro lunghezze d'onda e intensità sembrano contenere poche informazioni quantitative per quanto riguarda lo stato progressivo della reazione1. Ciò è dovuto alla moltitudine di effetti di convoluzione derivanti da (i) cambiamenti paralleli nell'ambiente elettrolitico precursore nel tempo (ad esempio, indice refrattivo solvente efficace e/o coda del precursore della banda d.d) rispetto a (ii) cambiamenti morfologici (ad esempio, l'allungamento delle aste). Se la soluzione presenta un colore marrone/arancio scuro dopo 3 h con ampia assorbente UV senza caratteristiche, allora è probabile che PdOx si sia formato. Qualsiasi residuo, non consumato H2PdCl4 sarà evidente nell'analisi XPS in cui le linee didiado Pd 3D (cioè Pd2 )si verificheranno circa 2,5 eV più alto in energia di rilegatura rispetto alle linee metalliche mostrate nella Figura 3.

Cambiamenti minuti nella lunghezza d'onda Finale LSPR dopo la fotodeposizione del Pd, come mostrato nella Figura 2, sono tipici del processo di fotodeposizione plasmonica quando si utilizzano semi NR1. Altre strutture di semi o rapporti Pd:Au atomic, tuttavia, possono provocare cambiamenti più drastici e rimanere da esaminare. Un meccanismo di crescita core-shell, in cui LSPR è regolato dalle proporzioni complessive dell'asta,1,34 sembra essere responsabile del minuto mutato LSPR. Ad esempio, una crescita della lunghezza media di 4,7 nm è stata recentemente segnalata per Pt fotodepositato su AuNR in condizioni simili che portano ad un aumento AR da 4,4 a 4,7 (-1,0) e hanno seguito un meccanismo di crescita anisotropico di core-shell1. Questo è in netto contrasto con i metodi wet-chemical che riportano morfologie simili a manubri che producono 50-250 nm LSPR red-shifts per nanorods22,35,36,37. Lo spessore finale del Pd può essere aumentato aggiungendo H2PdCl4 nel passo di protocollo 2.3.1 (ad es., per un totale di 62,5 - L di 10 mM H2PdCl4 per un rapporto 1:2 Pd:Au atomico). Le espansioni FWHM nell'LSPR sembrano essere prevalentemente conseguenti della polidispersità di deposizione Pd38, a differenza di una firma di smorzamento1.

La penultima morfologia strutturale risultante dalla fotoriduzione guidata dal plasmone dei sali metallici, come H2PdCl4, è ipotizzata come governata dalla distribuzione spaziale di elettroni caldi plasmonici sotto eccitazione LSPR il cui l'energia assorbita supera il potenziale di riduzione del precursore1,22,39. Anche se solo ancora dimostrato per Pd e Pt1,13, la tecnica si prevede di essere suscettibile di altri metalli, come Ag, Ni, Ir, Cu, Co, Ru, ecc. Questo lo rende una tecnica potenzialmente potente e flessibile per sintetizzare strutture plasmoniche eterometalliche con funzionalità sub-5 nm, in particolare per i fotocatalizzatori plasmonicamente sensibilizzati. Nella sua fase attuale, la tecnica è limitata alla deposizione della fase di soluzione su metalli plasmonica sospesi colloidalmente. Esiste il potenziale per eseguire la fotodeposizione plasmonica riduttiva in ambienti gassosi (ad esempio, in un forno a deposizione di vapore chimico) per la lavorazione ad alto volume, ma rimane da esplorare.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato sponsorizzato dall'Army Research Laboratory ed è stato realizzato sotto il numero di accordo cooperativo W911NF-17-2-0057 assegnato a G.T.F. Le opinioni e le conclusioni contenute in questo documento sono quelle degli autori e non devono essere interpretate come politiche ufficiali, espresse o implicite, dell'Army Research Laboratory o del governo degli Stati Uniti. Il governo degli Stati Uniti è autorizzato a riprodurre e distribuire ristampe per scopi governativi nonostante qualsiasi notazione di copyright nel presente documento.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Aspheric Condenser Lens w/ Diffuser Thorlabs ACL5040U-DG15 f=40 mm, NA=0.60, 1500 grit, uncoated
Deuterium + Tungsten-Halogen Lightsource StellarNet SL5
Gold Nanorods, AuNR NanoPartz A12-40-808-CTAB CTAB surfactant, 808 nm LSPR, 40 nm diameter
Ground Glass Diffuser Thorlabs DG20-1500 1500 grit, N-BK7
Hydrochloric acid, HCl J.T. Baker 9539-03 concentrated, 37%
Low Profile Magnetic Stirrer VWR 10153-690
Macro Disposable Cuvettes, UV Plastic FireFlySci 1PUV 10 mm path length
Methanol, MeOH J.T. Baker 9073-05 ≥99.9%
Palladium (II) chloride, PdCl2 Sigma Aldrich 520659 ≥99.9%
Plano-Convex Lens Thorlabs LA1145 f=75 mm, N-BK7, uncoated
Quartz Tungsten-Halogen Lamp Thorlabs QTH10
UV-vis Spectrometer Avantes ULS2048L-USB2-UA-RS AvaSpec-ULS2048L

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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Fotodeposizione di Pd su Colloidal Au Nanorods di Surface Plasmon Excitation
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Forcherio, G. T., Baker, D. R., Leff, A. C., Boltersdorf, J., McClure, J. P., Grew, K. N., Lundgren, C. A. Photodeposition of Pd onto Colloidal Au Nanorods by Surface Plasmon Excitation. J. Vis. Exp. (150), e60041, doi:10.3791/60041 (2019).

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