Summary
ここで提示される銀パラジウム(Ag-Pd)合金ナノ粒子(NPs)の合成のためのプロトコルはZrO2(Ag-Pd/ZrO2)でサポートされています。可視光照射からエネルギーを収穫し、分子変換を加速・制御するシステムです。これは、Ag-Pd/ZrO2 NPによって触媒された光照射下でのニトロベンゼン還元によって示される。
Abstract
局在した表面プラズモン共鳴(LSPR)は、さまざまな分子形変換の選択性を加速および制御することができます。これにより、これらの範囲でLSPR励起を支えるプラズモニックナノ粒子が触媒として採用される場合の反応を駆動し、制御するための持続可能な入力として、可視光または近IR光を使用する可能性が開かれます。残念ながら、パラジウム(Pd)などのいくつかの触媒金属には当てはまりません。この制限を克服する戦略の1つは、プラスモニック金属と触媒金属を含むバイメタルNPを採用することです。この場合、プラスモニック金属中のLSPR励起は、触媒成分によって駆動される加速および制御変換に寄与し得る。本明細書で報告される方法は、プラスモニック触媒系として作用するZrO2(Ag-Pd/ZrO2)で支持されるバイメタル銀パラジウム(Ag-Pd)NPsの合成に焦点を当てている。このNPは、ZrO2支持に対応する金属前駆体を共含浸させ、続いてZrO2支持体に直接バイメタルNPを形成する同時還元によって調製した。次に、Ag-Pd/ZrO2 NPを、LEDランプによる425nmの照明下でのニトロベンゼンの還元のためのプラスモニック触媒として使用した。ガスクロマトグラフィー(GC)を用いて、暗色および光照射条件下での還元反応の変換および選択性をモニタリングすることができ、非プラズモニックPdをプラスモニック金属Agで合金化した後のLSPR励起下での触媒性能の向上および制御を実証する。この技術は、幅広い分子変換およびNPs組成物に適応することができ、変換および選択性の点で異なるタイプの触媒反応のプラズモニック触媒活性の特性化に有用である。
Introduction
金属ナノ粒子(NPs)のいくつかの用途の中で、触媒は特別な注意を払うに値する。触媒は持続可能な未来において中心的な役割を果たし、エネルギー消費の減少、原材料の利用の改善、よりクリーンな反応条件1、2、3、4に貢献する。したがって、触媒の進歩は、化学プロセスの原子効率を高め、よりクリーンで経済的に実行可能で、より環境に優しいツールを提供することができます。銀(Ag)、金(Au)または銅(Cu)を包含する金属NPsは、これらのシステムが局在面プラズモン共鳴(LSPR)励起5、6、7、8を介してナノスケールで光と相互作用するユニークな方法から生じる可視範囲で興味深い光学特性を表示することができる。これらのNPでは、プラズモニックNPと呼ばれ、LSPRは、電子5、6、7、8の集合運動との(入ってくる電磁波からの)入射光子との共振相互作用を含む。この現象は、環境9、10、11の大きさ、形状、組成、および誘電率に依存する特性周波数で起こる。例えば、Ag、Au、およびCuの場合、これらの周波数は可視から近いIRまで、そのLSPR5、6、7、8、12、13を励起する太陽エネルギーの利用の可能性を開くことができる。
近年、プラスモニックNPsにおけるLSPR励起が、分子変換の速度を加速し、分子変換の選択性を制御するために寄与できることが実証されている5、14、15、16、17、18、19。これは、光からのエネルギーを使用して化学変換を加速、駆動、および/または制御するプラスモニック触媒と呼ばれるフィールドを生み出しました5,14,15,16,17,18,19.この文脈では、プラスモニックNPsにおけるLSPR励起が、LSPR励起熱担体と呼ばれるエネルギー熱電子および正孔の形成につながることが確立されている。これらのキャリアは、電子的または振動的活性化15、16を介して吸着された種と相互作用することができる。反応速度の増加に加えて、このプロセスは、従来の熱化学的に駆動されたプロセスを介してアクセスできない代替反応経路を提供することができ、反応選択性20、21、22、23、24、25を制御するための新しい道を開く。重要なことに、プラズモン崩壊はまた、熱放散につながる可能性があることは注目に値し、また、反応速度15、16の高速化に寄与することができるNPsの近傍の温度上昇につながる。
これらの興味深い特徴により、プラズモニック触媒は、様々な分子変換18に向けてうまく採用されている。それにもかかわらず、重要な課題は残っています。AgやAuなどのプラズモニックNPは、可視および近IR範囲で優れた光学特性を示しますが、その触媒特性は変換の範囲の点で制限されています。つまり、いくつかの変換に対して良好な触媒特性が表示されません。さらに、パラジウム(Pd)や白金(Pt)などの触媒に重要な金属は、可視または近照性の範囲でLSPR励起をサポートしていません。このギャップを埋めるために、プラスモニック金属と触媒金属を含むバイメタルNPは、効果的な戦略20、26、27、28、29を表します。これらのシステムでは、プラスモニック金属をアンテナとして用いて、光励起からLSPRを通してエネルギーを収穫し、触媒金属の分子変換を駆動、加速、制御するために使用することができます。したがって、この戦略は、我々は伝統的なプラズモニック金属NP 20、26、27、28、29を超えてプラズモニック触媒を拡張することができます。
本プロトコルは、プラスモニック触媒反応のためのプラスモニック触媒系として作用することができるZrO2(Ag-Pd/ZrO2)でサポートされるバイメタル銀パラジウム(Ag-Pd)合金NPのファシリティ合成を記述する。Ag-Pd/ZrO2 NPは、ZrO2支持に対応する金属前駆体を共含浸させることにより、次いで同時還元30を行った。このアプローチはZrO2サポートの表面に直接サイズ(直径)の約10 nmのバイメタルNPの形成につながった。このNPは、得られたAg-Pd NPsの光学特性を最大化しながら触媒金属の利用を最小限に抑えるためにPdの1モル%で構成された。ニトロベンゼンの還元のために、Ag-Pd/ZrO2 NPをプラスモニック触媒分解に適用するためのプロトコルが実証された。LSPR励起には425 nm LED照明を採用しました。ガスクロマトグラフィーは、暗色および光照射条件下での還元反応の変換および選択性をモニタリングするために行った。LSPR励起は、純粋に熱駆動条件に対するAg-Pd/ZrO2 NPにおける触媒性能および選択性の制御を強化しました。このプロトコルに記載されている方法は、ガスクロマトグラフィーと結合した単純な光触媒反応設定に基づいており、幅広い分子変換およびNPs組成物に適合させることができる。したがって、この方法は、光触媒活性の特性を、変換および反応選択性の観点から、異なるNPsの、無数の液相変換に対して可能にする。この記事は、新規参入者と現場の経験豊富な科学者の両方に重要なガイドラインと洞察を提供すると信じています。
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Protocol
1. Ag-Pd/ZrO2 NPsの合成
注: この手順では、Ag-Pd の Pd mol% は 1% に対応し、ZrO2 の Ag-Pd ローディングは 3 wt.% に対応しました。
- ZrO2 パウダー1gを250 mLビーカーに入れます。
- AgNO 3(aq)(0.0059 mol/L)の50 mLと9.71 mLのK2PdCl4(aq)(0.00031 mol/L)溶液を室温で激しい磁気攪拌(500 rpm)下でビーカーに加えます。
- 10 mL のリジン (0.53 M) 水溶液を加えます。
- 20分間、激しい攪拌(500rpm)下で混合物を保ちます。
- 20分後、ピペットを使用して、1 mL/minの速度で、新たに調製したNaBH 4(aq)(0.035 M)溶液を滴下して懸濁液10mLに加えます。 プロセス全体を通して懸濁液を撹拌(500 rpm)下に保ちます。
- 混合物を室温で30分間かき混ぜます。
2. 触媒の分離と精製
- 懸濁液を遠心管に移し、10分間3,260 x gで遠心分離して混合物から固形分を分離する。
- 慎重にピペットで液相を除去し、チューブに15 mL脱イオン水を加えます。
- 固体の分散が得られるまで激しく振る。良好な分散が達成されない場合は、5分間超音波浴中にチューブを置きます。
- 3,260 x g で分散液を10分間遠心する。
- 洗浄手順(2.2~2.2.2.)を、脱イオン水を使用してさらに2回繰り返し、水の代わりにエタノールを使用します。
- エタノールを取り出し、オーブンで固体を60°Cで12時間乾燥させます。
- さまざまな顕微鏡、元素、分光技術によって調製されたAg-Pd/ZrO2 のNPを特徴付けます。
3. Ag/ZrO2 NPsの合成
注: この手順では、ZrO2 での Ag の荷重は 3 wt.% に対応しています。
- ZrO2 パウダー1gを250 mLビーカーに入れます。
- AgNO 3(aq)(0.0059 mol/L)溶液を室温で激しい磁気攪拌(500 rpm)下でビーカーに50 mL添加します。
- 10 mL のリジン (0.53 M) 水溶液を加えます。
- 20分間、激しい攪拌(500rpm)下で混合物を保ちます。
- 20分後、ピペットを使用して、1 mL/minの速度で、新たに調製したNaBH 4(aq)(0.035 M)溶液を滴下して懸濁液10mLに加えます。プロセス全体を通して懸濁液を撹拌(500 rpm)下に保ちます。
- 混合物を室温で30分間かき混ぜます。
4. 触媒の分離と精製
- 懸濁液を遠心管に移し、10分間3,260 x gで遠心分離して混合物から固形分を分離する。
- 慎重にピペットで液相を除去し、チューブに15 mL脱イオン水を加えます。
- 固体の分散が観察されるまで激しく振る。良好な分散が達成されない場合は、5分間超音波浴中にチューブを置きます。
- 3,260 x g で分散液を10分間遠心する。
- 洗浄手順(4.2~4.2.2.)を、脱イオン水を使用してさらに2回繰り返し、水の代わりにエタノールを使用します。
- エタノールを取り出し、オーブンで固体を60°Cで12時間乾燥させます。
- 調製されたAg/ZrO2 のNPは、様々な顕微鏡、元素、分光技術によって特徴づけることができます。
5. LSPR励起(光照明)下のニトロベンゼン還元に向けたプラスモニック触媒性能の検討
- 25 mL ラウンドボトムフラスコに30mgの触媒を磁気攪拌棒と一緒に入れる。
- ニトロベンゼン(0.03モル/L)の溶液をイソプロピルアルコール(IPA)に5 mL加えて反応器に加えます。
- 次いで、11.22mgのKOH粉末(0.0002モル)を加える。
- 1分間アルゴン流で懸濁液をバブリングして反応器をパージします。パージ後すぐにフラスコを密封します。
- 温度制御された磁気撹拌機(500rpm)以上の70°Cで加熱したオイルバスに反応器を入れます。
- 光源として425nmの波長を有する4つのLEDランプ、および0.5W/cm2の光強度を用いて管を照射する。ランプから反応フラスコまでの距離は7cmでなければなりません。
- 活発な磁気撹拌(500rpm)下で70°Cで2.5時間反応を進める。
- 次に、ライトを消し、反応器を開き、注射器と針を使用して1mLサンプルを採取します。0.45 μmフィルターを通してフィルター処理し、触媒微粒子を除去し、ガスクロマトグラフィーバイアルに入れ。
LSPR励起(暗い状態)がない場合の反応
- 5に記載されているのと同じ手順に従うが、光照射を行わない。反応管をアルミホイルで包み、光の露出を防ぎます。
ガスクロマトグラフィー(GC)分析製剤
- 約30 mmol/Lニトロベンゼン(NB)、アニリン30ミリモル/L(AN)、アゾベンゼン(AB)30ミリモル/Lを含むIPA溶液を調製します。
- 適切な方法を使用して溶液のGC分析を実行します。カラム温度とガス流量のプログラムを変えることで、さまざまな方法でテストできます。選択した方法は、最小保持期間内の IPA、NB、AN、および AB に対応するピークを分離できる必要があります。
- この方法を選択したら、IPAで50mM、25mM、10mM、5 mM、2.5 mM NBの溶液セットを用意し、同じ濃度のIPAでANとABの別の溶液セットを調製します。
- 準備されたソリューションの GC 分析を実行します。各クロマトグラムは2つのピークを提示する必要があります:高い1つはIPAに対応し、下の1つはNB、AN、またはABに対応します。各クロマトグラムについて、すべてのピークの保持時間とピーク領域をメモします。
- 各サンプルの濃度対ピーク面積をプロットして、NB、AN、およびABのキャリブレーション曲線をトレースします。
8. GC分析
- 手順 5 で収集したサンプルに対して GC 分析を実行します。と6.手順 7.2 で使用したのと同じ方法を使用します。と7.4.
- クロマトグラムごとに、保持時間とピーク面積をメモし、前にプロットしたキャリブレーションカーブを使用して、サンプル中のNB、AN、およびABの濃度を決定します。
- ニトロベンゼン変換、アニリンおよびアゾベンゼンの選択度を計算します。
最初
のNB濃度(0.03 mol/L)、およびCNB、C AN、C ABは、それぞれ、GC分析による2.5時間反応後に、NB、AN、およびAB濃度に対応する。
のNB濃度(0.03 mol/L)、およびCNB、C AN、C ABは、それぞれ、GC分析による2.5時間反応後に、NB、AN、およびAB濃度に対応する。Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
図1Aは、純粋なZrO2酸化物(左)とAg-Pd/ZrO2のNPs(右)を含む固体試料のデジタル写真を示す。この色の色の変化は白色(ZrO2)から茶色(Ag-Pd/ZrO2)に変化し、ZrO2表面でのAg-Pd NPの堆積に関する最初の定性的証拠を提供する。図1Bは、Ag-Pd/ZrO2 NP(青色トレース)とZrO2(黒トレース)およびAg/ZrO2 NP(赤色のトレース)からのUV可視吸収スペクトルを示しています。ここでは、ZrO2サポートおよびAg/ZrO2 NPを参考資料として採用した。ZrO2は、可視範囲内のバンドを表示しませんでした。したがって、光触媒活性に寄与してはならない。428 nm を中心とする信号は、Ag/ZrO2の NP (赤色のトレース) で検出できます。この信号は Ag NPs9の LSPR ダイポーラ モードに割り当てられます。Ag-Pd/ZrO2のNPは、Ag/ZrO2のNPに対してわずかに青ずみ、強度が低い413nmを中心とするピークを示した。青いシフトは、Pd31との合金化時の材料の導電率の変化に割り当てることができます。また、ピーク強度の低下は、合金化Ag−Pd NPsの形成に関する証拠であり、コアシェルまたは合金系につながるプラズモニックナノ粒子に非プラズモニック金属を添加するとLSPRピーク32の強度に減衰を招くということは十分に確立されている。この場合、Ag-Pd NPsのPd重量%を低く保ち(〜1%)ことに注意することが重要です。LSPRピークが完全に抑制されず、Ag-Pdサンプルが可視範囲で光学特性(LSPR励起)を保持しているため、プラズモニック触媒に対して活性があります。
図1:触媒の光学的特性評価(A)固体ZrO2のデジタル写真は、(左)およびAg-Pd/ZrO2触媒(右)をサポートしています。(B) ZrO 2、Ag/ZrO2、およびAg-Pd/ZrO2触媒のUV可視型消光スペクトル。スペクトルは、拡散反射反射スペクトル(DRS)モードで統合球を使用して記録されました。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
触媒の合成の間に、使用されるAgおよびPd塩の量は、支持体上の金属負荷を3wt%に達するために計算し、かつAg-Pd/ZrO2に対して99%Agおよび1%Pdの組成(wt.%)を求めた。触媒の組成を検証するために、原子発光分光(AES)の研究を行った。算出されたAg/ZrO2およびAg-Pd/ZrO2の量は、濃縮硝酸で消化した。次いで、得られた溶液をAESによって分析し、触媒中に最初に存在するAgの量を較正曲線から推定した。Ag-Pd/ZrO2のPd含有量を決定するために、同じプロセスを採用したが、触媒をアクアレニアを用いて消化した点を除く。AESの結果から、金属負荷は両方の触媒に対して2.6重量%であったが、Ag-Pdの組成は予想通り1重量.% Pdであった。
図2は、Ag-Pd/ZrO2 NPの走査(SEM、図2A)および透過電子顕微鏡(TEM、図2B)を示す。ZrO2サポートの表面にある Ag-Pd NP は、小さな NP サイズのため、SEM イメージ (図 2A)から識別することが困難です。しかし、平均粒径が10nm(図2C)前後のAg-Pd NPの形成は、TEM画像から同定することができる(その一部は、明確にするために図2Bの矢印で示されている)。彼らは、ZrO2支持体の表面上に球形状と比較的均一な分散を示した。
図2:Ag-Pd/ZrO2触媒の形態学的解析(A)Ag-Pd/ZrO2触媒のSEM画像。(B)Ag-Pd/ZrO2触媒のTEM画像。白い矢印は、Ag-Pd/ZrO2触媒上のAg-Pd NPsのサイズ分布のヒストグラム(C)を含む領域の例を示しています。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
ZrO2でサポートされるAg-Pd NPsの合成後、この方法は、プラスモニック触媒における合金系としての応用に焦点を当てた。具体的には、図3に示すように、液相におけるモデル変換としてのニトロベンゼンの還元の利用について説明する。このプローブ反応は、ニトロベンゼンの還元がアゾベンゼンおよびアニリン33,34の形成につながる可能性があるとして興味深い。したがって、このモデル変換により、プラズモニック触媒における光照明(LSPR励起)の関数としての変換率と反応選択性の同時調査が可能となる。ここで、反応は、溶媒としてイソプロパノールの存在下で行った。また、反応温度として70°Cを採用し、425nmLEDランプを光照明源として4個採用し、反応時間を2.5時間とした(プロトコルのセクション5に記載の通り)。また、Ag-Pd/ZrO2 NPsをプラスモニック触媒として用いるほか、白紙反応(触媒の不在)、およびAg/ZrO2 NPを参照触媒として、合金化バイメタルNPsにおけるPdの役割を実証する方法も記載した。
図3:モデル反応の概略表現。 モデル反応として用いる光触媒ニトロベンゼン還元のスキーム。LSPR励起の下で、この反応は、製品としてのアゾベンゼンおよびアニリンの形成につながります。 この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図4 は、プラズモニック触媒調査に用いた原子炉とランプの設定のスキーム(図4A)とデジタル写真(図4B)を示す。LSPR励起に使用されるセットアップは7 cmの間隔で、原子炉の周りに等間隔に425 nm LEDランプから成っていた。原子炉をシステムの中央に配置し、温度制御された磁気攪拌機の上に油浴に浸した。これにより、あらゆる方向から反応混合物の温度と均一な照明をより一定に制御できます。
図4:光触媒反応のセットアップの表現(A)トップビュー方式及び(B)原子炉から7cmの距離に位置する425nm LEDランプに囲まれたオイルバス内の反応装置を含む光反応設定のデジタル写真。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
反応が進行した後、アゾベンゼンおよびアニリンの形成のための変換および選択性をガスクロマトグラフィーで測定することができる。図5は、LSPR励起下で行ったAg-Pd/ZrO2 NP(図5A)および暗い条件下で触媒された反応の終わりに得られたクロマトグラムを示す(図5B)。この場合、ニトロベンゼン、アゾベンゼン、アニリンを異なる保持時間で分離して正しく識別できるGC法を使用して分子を正しく同定する必要があり、定量化には各分子の校正曲線が採用されました。また、反応混合物は、ガスクロマトグラフィー質量分析(GC-MS)により分析して、アゾベンゼンおよびアニリンの形成を確認し、また、形成され得る他の製品についても分析することができる。
図5:反応混合物のクロマトグラム。2.5時間後に反応混合物から得られたGCクロマトグラムは、LSPR励起(光照射)下でのAg-Pd/ZrO2による触媒反応(A)および暗色(B)条件。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
表1と図6は、合金化されたAg-Pd/ZrO2のNPとAg/ZrO2のNPの光照度下でのニトロベンゼン還元(図6A)とアゾベンゼンとアニリン(図6B)に対する選択性の変換率を示しています。触媒(ブランク反応)がない場合、光照射の有無と存在の両方でニトロベンゼン変換は検出されなかった。Ag/ZrO2のNPでは、暗闇では変換は検出されなかったが、LSPR励起下では36%の変換が認められた。アゾベンゼンに対する56%の選択性(アニリンに対する18%の選択性)が検出された。この結果は、Ag単独がLSPR励起の下でこの反応を触媒できることを示している。バイメタルAg-Pd/ZrO2の場合、暗い条件下では有意な変換は検出されなかった(2.2%)。興味深いことに、LSPR励起の下では、変換率は63%に対応し、アゾベンゼンに対する73%の選択性(アニリンに対する27%の選択性)であった。この観察は、LSPR励起の下での変換を増加させるだけでなく、反応選択性を制御するプラズモニック触媒ナノ粒子におけるバイメタル構成の可能性を示す。
| 触媒 | 条件 | 変換 % | 選択性 % | |
| アニリン | アゾベンゼン | |||
| AgPd/ZrO2 (2.56%) | 光 | 63 | 27 | 73 |
| 暗い | 2.2 | Nd | Nd | |
| Ag/ZrO2 (2.61%) | 光 | 36 | 18 | 56 |
| 暗い | 0 | Nd | Nd | |
| 空白 | 光 | 0 | Nd | Nd |
| 暗い | 0 | Nd | Nd | |
表1:ニトロベンゼン還元の変換と選択性の概要。LSPR励起および暗条件下でのニトロベンゼン還元反応の変換および生成選択性。ピークは、面積が 10,000 未満の場合は検出されませんでした(ND)。Ag-Pd/ZrO2およびAg/ZrO2を触媒として採用し、触媒を含まないブランク反応も分析した。 反応条件:触媒(30mg)、溶媒(IPA、5 mL)、塩基(KOH、0.2 mmol/L)および反応物(ニトロベンゼン、0.15 mmol/L)、Ar雰囲気下、70°Cで2.5時間。
図6:照明照明下での変換率と選択性(A)425nm光照射下のニトロベンゼン変換と、Ag-Pd/ZrO2(青棒)およびAg/ZrO2(赤色棒)によって触媒反応に対する暗闇の中で。(B)Ag-Pd/ZrO2(青棒)およびAg/ZrO2(赤棒)によって触媒反応に対する光照射下のアニリンおよびアゾベンゼン選択性。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
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Discussion
この方法で説明した知見は、Pdの固有の触媒活性(または他の触媒的な触媒的な金属ではない)が、バイメタル合金NPs35における可視光照射を介したLSPR励起によって有意に増強できることを示す。この場合、Ag(または別のプラズモニック金属)は、LSPR励起を介して可視光照射からエネルギーを収穫することができる。LSPR励起は、熱電荷キャリア(熱い電子と正孔)と局在加熱5、14、15、16、17、18、19の形成につながります。局部的加熱は反応速度の向上に寄与できるが、LSPR励起電荷担体は、表面吸吸引物5、14、15、16、17、18、19の振動または電子活性化に参加することができる。これにより、反応速度が上昇するだけでなく、金属分子界面での吸着や分子軌道の選択的活性化による反応選択性の変化(例えば20、21、22、23、24、25など)が可能となる。本明細書に記載される方法は、合金化されたナノ粒子系におけるプラズモニックおよび触媒特性の融合を効果的に可能にし、触媒に重要であるが可視範囲でLSPR励起をサポートしない金属へのプラズモニック触媒の適用性を拡張する。ここで説明する方法は、プラスモニック金属および触媒金属としてAg及びPdに焦点を当てたが、(Ag-Pt、Au-Pd、Au-Pt等)などの他のプラズモニック触媒の組み合わせにも適用および適合させることができる。さらに、バイメタル合金NPsのプラズモニックおよび触媒特性は、プラスモニック成分および触媒成分の相対モル比を変化させることにより、さらに調整することができる。例えば、Pdの量を増やすとナノ粒子はより触媒的になりますが、Ag含有量の増加は光学特性の増加につながります。合成方法は、例えば36の前駆体の順次堆積および還元を介してコアシェルシステムを達成するように適合させることもできます。また、プラズモニック成分の選択範囲を、支持体としても使用できる地球豊富な材料にまで拡大する可能性があることも注目に値する。例としては、金属窒化物(TiNおよびZrN)および可視および近IR範囲でLSPR励起をサポートするいくつかの酸化物(MoO3)が含まれる37、38、39、40。
触媒材料の範囲に加えて、本論文で提示される方法は、例えば18の他の還元、酸化、および結合反応を含む液体相変換のいくつかのタイプに適用することができる。この方法のもう一つの利点は、光触媒反応に光の強度と波長の影響の研究を可能にするランプの波長と数を変更することができるということです。波長依存性光触媒反応は、光触媒のプラズモニック特性をその性能5、14、15、16、17、18、19と相関させるために使用されてきた。光波長がLSPRの消光位置5、14、15、16、17、18、19に対してより良い一致を有する場合に増加したプラズモニック触媒性能が観察される確立されている。
最後に、結果が正しく、代表的であることを確認するためには、プロトコルのいくつかの重要なステップに注意を払うことが重要です。NPsを合成する際には、反応器に添加される金属前駆体の量を正確に知らねばならない。確かに、Pdコンテンツの小さな誤差は、非常に低く、触媒特性の劇的な変化をもたらす可能性があります。合成後、乾燥温度は60°Cを超えてはならない、それは再び触媒活性を妨害する銀または凝集の酸化をもたらすであろう。光触媒反応の雰囲気も細心の注意を払って制御する必要があります。我々の場合、原子炉が開くと、周囲の大気の存在が反応に終止符を打つだろう。したがって、これらの問題が十分に制御されている場合、ここで提示される方法は、広範囲の化学反応に向けて様々なプラズモニック触媒のプラズモニック触媒活性および選択性を研究するために使用することができる。これは、プラスモニック触媒の理解を深め、軽度で環境に優しい条件下での関心の反応のためのターゲット活動と選択性を有する触媒系の設計に役立つ。
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Disclosures
著者らは開示するものは何もない。
Acknowledgments
この作品は、ヘルシンキ大学とジェーンとアートス・エルッコ財団によって支援されました。S.H.はエラスムス+EUのフェローシップに感謝します。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2-Propanol (anhydrous, 99.5%) | Sigma-Aldrich | 278475 | CAS Number 67-63-0 |
| Aniline (for synthesis) | Sigma-Aldrich | 8.22256 | CAS Number 62-53-3 |
| Azobenzene (98%) | Sigma-Aldrich | 424633 | CAS Number 103-33-3 |
| Ethanol | Honeywell | 32221 | CAS Number 64-17-5 |
| Hydrochloric acid (37%) | VWR | PRLSMC310066 | CAS Number 7647-01-0 |
| L-Lysine (crystallized, ≥98.0% (NT)) | Sigma-Aldrich | 62840 | CAS Number 56-87-1 |
| Nitric acid (65%) | Merck | 100456 | CAS Number 7697-37-2 |
| Nitrobenzene | Sigma-Aldrich | 8.06770 | CAS Number 98-95-3 |
| Potassium hydroxide | Fisher | 10448990 | CAS Number 1310-58-3 |
| Potassium tetrachloropalladate (II) (98%) | Sigma-Aldrich | 205796 | CAS Number 10025-98-6 |
| Silver nitrate (ACS reagent, ≥99.0%) | Sigma-Aldrich | 209139 | CAS Number 7761-88-8 |
| Sodium borohydride (fine granular for synthesis) | Sigma-Aldrich | 8.06373 | CAS Number 16940-66-2 |
| Zirconium (IV) oxide (nanopowder, <100 nm particle size (TEM)) | Sigma-Aldrich | 544760 | CAS Number 1314-23-4 |
References
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