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Riferimenti
Chimica

Fotodeposição de PD em au Nanorods coloidal pela excitação de superfície Plasmon

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

Summary

Um protocolo para o photodeposição anisotrópica do paládio em Nanorods aqueously-suspendidos do au através da excitação localizada da superfície do Plasmon é apresentado.

Abstract

Um protocolo é descrito para guiar photocatalistically o depósito do paládio no Au Nanorods (AuNR) usando a ressonância de superfície do Plasmon (SPR). Elétrons quentes plasmônicas excited em cima do depósito redutive da movimentação da irradiação do SPR do paládio no aunr coloidal na presença de [PDCL4]2-. A redução Plasmon-conduzida de metais secundários potenciates covalent, depósito do secundário-comprimento de onda em posições alvejadas que coincidindo com o campo elétrico “hot-spots” do substrato plasmônicas usando um campo externo (por exemplo, laser). O processo descrito aqui detalha uma deposição de solução-fase de um metal nobre catalisador-ativo (PD) a partir de um sal de Iode de metal de transição (H2PDCL4) em estruturas plasmonicas anisotrópicas, suspensas Aqueadas (aunr). O processo de fase de solução é capaz de fazer outras arquiteturas bimetálicas. A monitoração UV-VIS da transmissão da reação fotoquímica, acoplada com o XPS ex situ e a análise estatística de tem, fornece o gabarito experimental imediato para avaliar propriedades das estruturas bimetálico enquanto evoluem durante o reação fotocatalítica. A irradiação de Plasmon ressonante de aunr na presença de [PDCL4]2- cria uma casca fina, covalently-acoplada do paládio0 sem nenhum efeito de umedecimento significativo em seu comportamento plasmônicas neste experimento/grupo representativo. Em geral, a fotodeposição plasmonica oferece uma rota alternativa para a síntese econômica e de alto volume de materiais optoeletrônicos com características de sub-5 Nm (por exemplo, fotocatalisadores heterometálicos ou interconexões optoeletrônicas).

Introduction

O depósito de metal orientador em substratos plasmonicos via portadores de calor plasmônicas gerados a partir de um campo externo ressonante poderia apoiar a formação de 2 etapas de nanoestruturas heterometálicos e anisotrópicas em condições ambientais com novos graus de liberdade1 ,2,3. A química redox convencional, deposição de vapor e/ou abordagens de eletrodeposição são mal adaptadas para processamento de alto volume. Isso se deve principalmente a resíduos de reagente de excesso/sacrifício, processos de litografia de baixa taxa de transferência de 5 + e ambientes com uso intensivo de energia (temperaturas de 0,01-10 Torr e/ou 400-1000 ° c) com pouco ou nenhum controle direto sobre as características do material resultante . A imersão de uma carcaça plasmônicas (por exemplo, nanopartícula/semente do au) em um ambiente do precursor (por exemplo, solução aquosa do sal do paládio) a iluminação na ressonância de superfície localizada do Plasmon (SPR) inicia externamente-sintonizável (isto é, polarização do campo e intensidade) deposição fotoquímica do precursor através de elétrons quentes plasmonicos e/ou gradientes fototérmicos3,4. Por exemplo, os parâmetros/requisitos de protocolo para a decomposição fototermal de au, UC, PB e ti organometálicos e GE hidretos em nanoestruturados AG e au substratos foram detalhados5,6, 7,8,9. Entretanto, a utilização de elétrons quentes plasmônicas do femtossegundo aos sais do metal do photoreduce diretamente em uma relação da metal-solução permanece pela maior parte undeveloped, processos ausentes que empregam os ligantes do citrato ou do poli (vinylpyrrolidone) que actuam como a carga intermediária relés para direcionar a nucleação/crescimento do metal secundário2,10,11,12. O pt anisotrópico-decoração de au Nanorods (aunr) a excitação longitudinal do SPR (lspr) foi relatado recentemente1,13 onde a distribuição do pinta coincidiu com a polaridade do dipolo (isto é, a distribuição espacial supor de transportadoras quentes).

O protocolo aqui expande-se em cima do trabalho recente do pt-aunr para incluir o paládio e realça as métricas chaves da síntese que podem ser observadas no tempo real, mostrando a técnica de photodeposição plasmônicas redutora é aplicável para outros sais do Halide do metal (AG, Ni, ir, etc.).

Protocol

1. alocação de au Nanorods Nota: o brometo de Cetyltrimethylammonium (CTAB)-o AuNR coberto pode ser sintetizado pela molhado-química (etapa 1,1) ou comprado comercialmente (etapa 1,2) de acordo com a preferência do leitor, com cada um produzindo resultados similares. Os resultados neste trabalho foram baseados no comercialmente-originado, AuNR com estrutura de cristal penta-twinned. O impacto da estrutura do cristal de semente de aunr (isto é, Monocrystalline contra penta-twinned) na morfol…

Representative Results

Os espectros da transmissão UV-VIS, os dados da espectroscopia do fotoelétrons do raio X (XPS), e as imagens da microscopia de elétron da transmissão (tem) foram adquiridos para o aunr CTAB-coberto na presença/ausência de H2PDCL4 no escuro e a irradiação ressonante na sua SPR longitudinal (LSPR) para catalisar a nucleação/crescimento de espectros de transmissão de UV-VIS na Figura 1 e a Figura 2 fornecem insights sobre a dinâmic…

Discussion

A monitorização das alterações na absorvância óptica utilizando a espectroscopia UV-VIS de transmissão é útil para avaliar o estado da reacção fotocatalítica, com especial atenção às características do LMCT de H2PDCL4. O Maxima do comprimento de onda de características de LMCT após a injeção de H2PDCL4 na etapa 2.3.1 (que vai do preto contínuo ao azul contínuo em Figura 1) fornece introspecções no “ambiente local” do [PDCL<s…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi patrocinado pelo laboratório de pesquisa do exército e foi realizado o acordo de cooperação USARL número W911NF ‐ 17 ‐ 2 ‐ 0057 concedido a G.T.F. As opiniões e conclusões contidas neste documento são as dos autores e não devem ser interpretadas como representando políticas oficiais, expressas ou implícitas, do laboratório de pesquisa do exército ou do governo dos EUA. O governo dos EUA está autorizado a reproduzir e distribuir reimpressões para fins governamentais, não obstante qualquer notação de Copyright aqui contida.

Materials

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
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Riferimenti

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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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