等离子体金锡合金纳米颗粒的水合成
Summary
在这里，使用 Turkevich 方法描述了金 （Au） 种子的合成。然后，这些种子用于合成具有可调等离子体特性的金锡合金（Au-Sn）纳米颗粒。
Abstract
该协议描述了Au纳米颗粒种子的合成以及随后形成的Au-Sn双金属纳米颗粒。这些纳米颗粒在催化、光电子学、成像和药物输送方面具有潜在的应用。以前，生产合金纳米颗粒的方法非常耗时，需要复杂的反应条件，并且可能产生不一致的结果。概述的协议首先描述了使用Turkevich方法合成约13nm Au纳米颗粒种子。该协议接下来描述了Sn的还原及其掺入Au种子中以生成Au-Sn合金纳米颗粒。描述了这些纳米颗粒的光学和结构表征。从光学角度来看，使用紫外-可见光谱法可以明显地看到突出的局部表面等离子体共振（LSPRs）。在结构上，粉末 X 射线衍射 （XRD） 反射所有小于 20 nm 的颗粒，并显示 Au、Sn 和多个 Au-Sn 金属间相的图案。通过透射电子显微镜（TEM）成像获得球形貌和尺寸分布。透射电镜显示，在Sn掺入后，纳米颗粒的直径增长到约15 nm。
Introduction
等离子体金属纳米粒子 1,2 在催化、光电子学、传感和可持续性方面具有应用，因为它们能够高效吸收光，将光集中到亚纳米体积中，并增强催化反应 3,4,5。只有少数金属表现出有效的局部表面等离子体共振（LSPRs）。其中，被广泛探索的金属之一是Au3。
金是一种被广泛研究的贵金属，以其与其他金属的稳定合金形成而闻名。然而，Au LSPR仅限于可见光和红外线，无法调谐到更高的能量6,7,8。同时，后过渡金属具有多种有趣的反应性和催化性，这与贵金属6,9,10不同。通过将金与后过渡金属合金化，LSPR可以向UV1的更高能量进行调整。该协议侧重于 Au-Sn 合金化。众所周知，Sn很容易与许多金属合金化，可以具有UV LSPRs，并且具有有趣的催化应用，例如通过二氧化碳还原形成甲酸6,7,8。Au 和 Sn 合金是通过化学还原和 Sn 扩散到晶种中来合成的。
该方法的主要目标是快速（即在几个小时内）合成水性金属纳米颗粒合金，并使用水化学在工作台上可重复地合成。最初，使用 Turkevich 方法11 制备 Au 晶种，然后进行基于晶种的扩散合成，这是形成无规合金纳米颗粒8 时的常用策略。值得注意的是，与其他需要更高温度、更高真空仪器或危险溶剂的方法 7,8 相比，Sn 的合金化在温和的环境中使用简单的设备需要相对较短的时间（~30 分钟）。该过程可以在温和的水性条件下进行，而无需繁重的环境控制。所得的Au-Sn合金具有一致的形貌、尺寸、形状和光学性能，可以通过控制Sn含量来控制。
Protocol
Representative Results
Discussion
在这项研究中，使用Turkevich方法11制备了Au种子。关于该方法的程序局限性，有必要快速进行 480 μL 注射 100 mM 柠檬酸三钠。如果缓慢注入柠檬酸盐溶液，可能会形成具有大尺寸分布的多分散颗粒。此外，玻璃器皿的清洁度会显着影响金种子的质量和稠度。如果玻璃器皿在与王水一起使用之前没有很好地清洁，金种子就会聚集，如果紫色持续存在，可以目视观察到这一点。在表征?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作与海军研究办公室颁发的海军部奖励 N00014-20-1-2858 和 N00014-22-1-2654 有关。表征在一定程度上得到了美国国家科学基金会主要研究仪器计划2216240资助的支持。这项工作也得到了马萨诸塞大学洛厄尔分校和马萨诸塞联邦的部分支持。我们感谢马萨诸塞大学洛厄尔分校的核心研究设施。
Materials
| Basix Microcentrifuge Tubes | Fisher Scientific | Cat#02-682-004 | |
| Cary 100 UV-visible Spectrophotometer | Agilent Technologies | Cat#G9821A; RRID:SCR_019481 | |
| Cary WinUV | Agilent Technologies | https://www.agilent.com/en/product/molecular-spectroscopy/uv-vis-uv-visnir-spectroscopy/uv-vis-uv-vis-nirsoftware/cary-winuv-softwar | |
| Crystallography Open Database | CrystalEye | RRID: SCR_005874 | http://www.crystallography.net/ |
| Cu Carbon Type-B Grids (200 mesh, 97 µm grid holes) |
Ted Pella | Cat#01811 | |
| Direct-Q 3 UV-R Water Purification System | MilliporeSigma | Cat#ZRQSVR300 | |
| Entris Analytical Balance | Sartorius | Cat#ENTRIS64I-1SUS | |
| Glass round-bottom flask (250 mL) | Fisher Scientific | Cat#FB201250 | |
| Glass scintillation vials | Wheaton | Cat#986548 | |
| Hydrochloric acid (HCl, NF/FCC) |
Fisher Scientific | CAS: 7647-01-0, 7732-18-5 | |
| Hydrogen tetrachloroaurate (III) trihydrate (HAuCl4·3H2O, 99.99%) |
Alfa Aesar | CAS: 16961-25-4 | kept in a desiccator for consistency of purity and stability |
| ImageJ | National Institute of Health | RRID: SCR_003070 | https://imagej.nih.gov/ij/download.html |
| Isotemp GPD 10 Hot Water Bath | Fisher Scientific | Cat#FSGPD10 | |
| Isotemp Hot Plate Stirrer | Fisher Scientific | Cat#SP88857200 | |
| Mili-Q Ultrapure Water (18.2 MΩ-cm) |
Water purification system | ||
| Miniflex X-Ray Diffractometer | Rigaku | RRID:SCR_020451 | https://www.rigaku.com/products/xrd/miniflex |
| Model 5418 Microcentrifuge | Eppendorf | Cat#022620304 | |
| Nitric acid (HNO3, Certified ACS Plus) |
Fisher Scientific | CAS: 7697-37-2, 7732-18-5 | |
| On/Off Temperature Controller for Heating Mantle | Fisher Scientific | Cat#11476289 | |
| Optifit Racked Pipette Tips (0.5-200 µL) | Sartorius | Cat#790200 | |
| Optifit Racked Pipette Tips (10-1000 µL) | Sartorius | Cat#791000 | |
| Philips CM12 120 kV Transmission Electron Microscope | Philips | RRID:SCR_020411 | |
| Pipette Tups (1-10 mL) | USA Scientific | Cat#1051-0000 | |
| Poly(vinylpyrrolidone) (PVP; molecular weight [MW] = 40,000) |
Alfa Aesar | CAS: 9003-39-8 | kept in a desiccator for consistency of purity and stability |
| Practum Precision Balance | Sartorius | Cat# PRACTUM1102-1S | |
| PTFE Magnetic Stir Bar (12.7 mm) | Fisher Scientific | Cat#14-513-93 | |
| PTFE Magnetic Stir Bar (25.4 mm) | Fisher Scientific | Cat#14-513-94 | |
| Quartz Cuvette (length × width × height: 10 mm × 12.5 mm × 45 mm) |
Fisher Scientific | Cat#14-958-126 | |
| Round Bottom Heating Mantle 120 V 250 mL | Fisher Scientific | Cat#11-476-004 | |
| SmartLab Studio II | Rigaku | https://www.rigaku.com/products/xrd/studio | |
| Sodium borohydride (NaBH4, 97+%) |
Alfa Aesar | CAS: 16940-66-2 | kept in a desiccator for consistency of purity and stability |
| SureOne Pipette Tips (0.1-10 µL) | Fisher Scientific | Cat#02-707-437 | |
| Tacta Mechanical Pipette (P10) | Sartorius | Cat#LH-729020 | |
| Tacta Mechanical Pipette (P1000) | Sartorius | Cat#LH-729070 | |
| Tacta Mechanical Pipette (P10000) | Sartorius | Cat#LH-729090 | |
| Tacta Mechanical Pipette (P20) | Sartorius | Cat#LH-729030 | |
| Tacta Mechanical Pipette (P200) | Sartorius | Cat#LH-729060 | |
| Tin (IV) chloride (SnCl4, 99.99%) |
Alfa Aesar | CAS: 7646-78-8 | kept in the fume hood and sealed with Parafilm between uses to avoid exposure to ambient conditions |
| Trisodium citrate dihydrate (C6H5Na3O7·2H2O, 99%) |
Alfa Aesar | CAS: 6132-04-3 | kept in a desiccator for consistency of purity and stability |
| Zero-Background Si Sample Holder | Rigaku |
Referências
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