プラズモン金-錫合金ナノ粒子の水系合成

プラズモニック金属ナノ粒子^1,2は、高効率で光を吸収し、光をサブナノメートルの体積に濃縮し、触媒反応^{を強化する}能力があるため、触媒作用、オプトエレクトロニクス、センシング、および持続可能性に応用できます^3,4,5。効率的な局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示す金属はごくわずかです。その中で、広く探求されている金属の1つは^Au3です。

Auは、他の金属との安定した合金形成で知られる広く研究されている貴金属です。ただし、Au LSPRは可視光と赤外線に限定されており、より高いエネルギー6,7,8に調整することはできません。一方、遷移後金属は、貴金属^6,9,10とは異なるさまざまな興味深い反応性および触媒特性を持っています。Auを遷移後金属と合金化することにより、LSPRをUV¹に向けてより高いエネルギーに調整することができます。このプロトコルは、Au-Sn合金化に焦点を当てています。Snは、多くの金属と容易に合金化することが知られており、UV LSPRを持つことができ、二酸化炭素還元^6,7,8によるギ酸形成などの興味深い触媒用途があります。AuおよびSn合金は、Snを化学的に還元してシードに拡散することにより、シードプロセスを使用して合成されました。

この方法の主な目標は、水性金属ナノ粒子合金を、水性化学を用いてベンチトップで迅速かつ迅速に(つまり、数時間で)合成することです。最初に、Auシードは、ターケビッチ法¹¹を用いて調製され、続いて、ランダム合金ナノ粒子⁸を形成する際の一般的な戦略であるシードベースの拡散合成が行われる。特に、Snの合金化は、高温、高真空計装、または危険な溶媒を必要とする他の方法^7,8と比較して、単純な装置を備えた穏やかな環境で比較的短い時間(~30分)を必要とします。このプロセスは、面倒な環境制御を必要とせずに、穏やかな水性条件で実行できます。得られるAu-Sn合金は、Sn含有量を操作することで制御できる一貫した形態、サイズ、形状、および光学特性を備えています。