提出了一种通过局部表面质子激发将Pd各向异性光沉积到水悬浮Au纳米棒上的协议。
描述了一种使用表面质子共振(SPR)将Pd沉积光引导到Au纳米棒(AuNR)上的方案。激发质子热电子在SPR辐照驱动还原沉积Pd在胶体AuNR的存在[PdCl4]2-。在目标位置,由质子驱动还原二次金属电位,亚波长沉积与利用外部场(如激光)的质子基板的电场”热点”发生。本文所述过程详细介绍了催化活性贵金属(Pd)从过渡金属卤化盐(H2PdCl 4)到水悬浮各向异性质质结构(AuNR)的溶液相沉积。溶液相过程适用于制造其他双金属结构。对光化学反应的透射紫外线监测,加上原位XPS和统计TEM分析,提供即时的实验反馈,以评估双金属结构在光催化反应。在 [PdCl4+2 –存在]时,AuNR的共振质质照射可产生一个薄的共价边界Pd0壳,在此代表性的实验/批次中对其质子行为没有任何显著的阻尼作用。总体而言,质子光沉积为具有5nm以下特征的光电子材料(例如异金属光催化剂或光电互连)的高容量、经济性合成提供了另一种途径。
通过从共振外部场生成的质子热载体引导金属沉积到质子基板上,可以支持在环境条件下两步形成异质金属等向性纳米结构,具有新的自由度1 ,2,3.传统的氧化还原化学、气相沉积和/或电镀方法不适合大批量处理。这主要是由于过量/牺牲试剂废物、低通量 5+ 步光刻工艺以及能源密集型环境(0.01-10 Torr 和/或 400-1000 °C 温度),很少或根本没有直接控制由此产生的材料特性.将质子基质(例如Au纳米粒子/种子)浸入前体环境(例如,水性Pd盐溶液)的照明下,在局部表面质质共振(SPR)下启动外部可调(即场极化和强度)前体通过质子热电子和/或光热梯度3、4的光化学沉积。例如,Au、Cu、Pb 和 Ti 有机金属和 Ge hydrides 在纳米结构 Ag 和 Au 基板上的质子驱动光热分解的协议参数/要求已详细到5、6、 7,8,9.然而,利用飞度质子热电子在金属溶液界面上直接光减金属盐,在很大程度上仍未开发,没有采用丁酸盐或聚(乙烯基)配体作为中间电荷的工艺用于直接成核/生长的次级金属2、10、11、12。最近报道了在纵向SPR (LSPR) 激发下Au纳米棒(AuNR)的各向异性Pt装饰,其中Pt分布与偶极极性重合(即,假定的空间分布)热载体)。
本文扩展了近期的Pt-AuNR工作,包括Pd,并突出显示了可实时观测的关键合成指标,表明还原质质光沉积技术适用于其他金属卤化物盐(Ag、Ni、Ir等)。
使用透射UV-vis光谱监测光学吸收的变化有助于评估光催化反应的状态,特别注意H2 PdCl4的LMCT特性。在步骤 2.3.1 中注入 H2PdCl4后 LMCT 功能的波长最大值(图 1中从纯黑色到纯蓝色)提供了对 [PdCl4+2 分子1 (例如,与N+ CTAB头组进行静电协调,然后输送到AuNR表面1和/或相应的水解和/或氧化31、32、…
The authors have nothing to disclose.
这项工作由陆军研究实验室赞助,根据美国陆军实验室的合作协议号W911NF_17_2_0057授予G.T.F.本文件所载的观点和结论是作者的观点和结论,不应被解释为代表陆军研究实验室或美国政府的明示或暗示的官方政策。美国政府有权复制和分发用于政府目的的重印,尽管此处有版权说明。
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 |