الضوء المرئي لحد المستحثة من الجرافين أكسيد طريق Plasmonic جسيمات متناهية الصغر
Summary
يوصف بروتوكول بسيط لإعداد خفض أكسيد الجرافين باستخدام الضوء المرئي وجسيمات متناهية الصغر plasmonic.
Abstract
يوضح العمل الحالي، الملاحة، وسرعة، وطريقة للطاقة كيميائية بسيطة كفاءة لإنتاج أكسيد الجرافين خفض (ص-GO) حل في RT باستخدام أشعة الضوء المرئي مع النانوية plasmonic. يتم استخدام جسيمات متناهية الصغر plasmonic لتحسين كفاءة خفض GO. يستغرق سوى 30 دقيقة في RT خلال إلقاء الضوء على الحلول مع اكس-مصباح، وحلول R-GO يمكن الحصول عليها عن طريق إزالة تماما جزيئات الذهب من خلال خطوة الطرد المركزي بسيطة. جزيئات الذهب كروية (AuNPs) بالمقارنة مع النانو الأخرى هي البنية النانوية plasmonic الأكثر ملائمة لإعداد ص-GO. أعد أكسيد الجرافين انخفاض استخدام الضوء المرئي وكان AuNPs النوعي على قدم المساواة كما خفضت كيميائيا أكسيد الجرافين، الذي كان مدعوما من قبل مختلف التقنيات التحليلية مثل الأشعة فوق البنفسجية فيس التحليل الطيفي، رامان الطيفي، ومسحوق XRD وXPS. أكسيد الجرافين خفض أعدت مع الضوء المرئي ويبين خصائص تبريد ممتازة على فلورجزيئات escent تعديل على ssDNA والانتعاش مضان ممتازة للكشف عن الحمض النووي الهدف. تم العثور على R-GO من قبل AuNPs المعاد تدويرها على استعداد لتكون من نفس النوعية مع أن انخفاض كيميائيا ص-GO. استخدام الضوء المرئي مع جسيمات متناهية الصغر plasmonic يوضح طريقة بديل جيد لتخليق ص-GO.
Introduction
كانت طريقة 1 والأبخرة الكيميائية أول المتقدمة سكوتش الشريط استنادا ترسب 2 طرق ممتازة لانتاج الدولة البكر من الجرافين، ولكن تم اعتبار كبير التوليف نطاق الجرافين أو الجرافين تشكيل طبقة على السطح مع مساحة واسعة الحصر رئيسيا لل الأساليب السابقة. 3 واحدة من الحلول الممكنة على نطاق واسع التوليف ص-GO ستكون طريقة الرطب الكيميائية الاصطناعية التي يتطلب أولا التفاعلات مع تأكسد قوية، المعالجة الفيزيائية واسعة النطاق مثل صوتنة لإنتاج GO ورقة، وأخيرا الحد من وظائف الأكسجين مثل هذه كما هيدروكسي، إيبوكسيد ومجموعات الكربونيل في GO أمر ضروري من أجل استرداد خصائصه الفيزيائية الأصلية. 4 في الغالب، وجرى الحد من الخروج مع أي طريقة كيميائية باستخدام الهيدرازين أو مشتقاته 5 أو أسلوب العلاج الحراري (550-1،100 ° C) في جو خامل أو الحد من 6
jove_content "> هذه العمليات تتطلب المواد الكيميائية السامة، طويل وقت رد الفعل وارتفاع في درجة الحرارة مما أدى إلى زيادة الطلب على الطاقة الكلي لتخليق ص-GO 7 على الرغم من أن عمليات تشعيع الصورة الحد من مثل الناجم عن الأشعة فوق البنفسجية، عملية 8 الصور الحرارية باستخدام زينون نابض فلاش، 9 نابض الليزر بمساعدة 10 والصور الحرارية للتدفئة مع أضواء فلاش الكاميرا كما تم الإبلاغ عن 11 لإعداد ص-GO. بشكل عام، وانخفاض كفاءة التحويل من الطرق الصورة التي يسببها نشر إلى استخدام الأشعة فوق البنفسجية أو نابض أشعة الليزر التي يمكن أن توفر طاقة الفوتون عالية، وطاقة الفوتون منخفضة من الضوء المرئي يحد استخدامه وليس جذب الكثير لتخليق ص-GO. ممتازة خصائص امتصاص ضوء النانوية plasmonic في مجالات مرئية و / أو الجرد الوطني يمكن أن تحسن كثيرا من السلبيات الحالية استخدام الضوء المرئي لتخليق ص-GO. 12،13 ظروف التفاعل خفيفة وفترة رد الفعل القصير والاستخدام المحدود للالفصل السامةemicals يمكن أن تجعل ضوء مأكل مرئية يسببها ساعد تخفيض بهوتوكاتاليتيك من GO كأسلوب بديل مفيد.في الأسلوب الحالي، ونحن تصف طريقة فعالة وبسيطة ص-GO الاصطناعية باستخدام الجسيمات النانوية plasmonic والضوء المرئي. تم العثور على التقدم رد فعل أن تعتمد بقوة على البنى النانوية plasmonic مثل النانوية كروية الذهب (AuNPs)، نانواعواد الذهب (AuNRs)، وnanostars الذهب (AuNSs). أظهر استخدام AuNPs الحد الأكثر كفاءة من GO والنانوية هي قابلة للإزالة بسهولة وقابلة لإعادة التدوير للاستخدام المتكرر (الشكل 1). ص-GO تصنيعه باستخدام الضوء المرئي وأظهر AuNPs نوعية متساوية تقريبا مقارنة مع ص-GO بطريقة كيميائية معروفة (الهيدرازين) كما يتبين من استعمال مختلف القياسات التحليلية وطريقة الكشف DNA مضان تبريد / انتعاش وأعد.
Protocol
Representative Results
Discussion
أظهر الضوء المرئي أشعة على حل GO لمدة 30 دقيقة مع جزيئات الذهب (AuNPs، AuNSs وAuNRs) يتغير لون السريع من الضوء الأصفر والبني إلى اللون الأسود (الشكل 1). للحصول نقية للغاية المنتج R-GO في عالية الغلة، وهناك اثنين من العوامل الهامة تحتاج إلى متابعة. واحد هو استخدام AuNPs كحافز …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة البحوث الوطنية لكوريا (2013R1A1A1061387) وKU-KIST صندوق البحث.
Materials
| Cy3 modifeid ssDNA | IDT(Iowa, USA) | HPLC purified by IDT | |
| Gold nanoparticles (30 nm) | Ted Pella, Inc(Redding, CA, USA). | 15706-20 | colloidal solution |
| 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethane sulfonic acid (HEPES) (99.5%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7365-45-9 | |
| Gold(III)Chloride Hydrate (99.999%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 27988-77-8 | strongly hygroscopic |
| Sodium Borohydride (99.99%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 16940-66-2 | |
| Hexadecyltrimethylammonium bromide (≥99%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 57-09-0 | |
| L-Ascorbic Acid(≥99.0%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 50-81-7 | |
| Sodium Chloride (99.5%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7647-14-5 | |
| Silver Nitrate (≥99.0%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7761-88-8 | |
| Graphite | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7782-42-5 | |
| Sulfuric acid | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7664-93-9 | |
| Phophoric acid | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7664-38-2 | |
| Potassium permanganate | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7722-64-7 | |
| Hydrogen peroxide | JUNSEI | 23150-0350 | |
| Ammonium hydroxide | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 1336-21-6 | |
| Xe-lamp | Cermax, Waltham, USA | ||
| NIR Laser | Class-IV, Sanctity Laser, Shanghai, China | 6W (output power) | |
| UV-Vis spectrophotometer | S-3100, SINCO, South Korea | ||
| Transmission Electron Microscopy | H-7650, Hitachi, Japan | ||
| Spectro Fluorometer | Jasco FP-6500, Tokyo, Japan | ||
| X-ray Photoelectron Spectrometer | AXIS–NOVA, KRATOS Inc., UK |
References
- Novoselov, K. S., et al. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science. 306 (5696), 666-669 (2004).
- Obraztsov, A. N. Chemical Vapour Deposition Making Graphene on a Large Scale. Nat Nanotechnol. 4 (4), 212-213 (2009).
- Choi, W., Lahiri, I., Seelaboyina, R., Kang, Y. S. Synthesis of Graphene and Its Applications A Review. Crit Rev Solid State Mater Sci. 35 (1), 52-71 (2010).
- Zhou, Y., et al. Microstructuring of Graphene Oxide Nanosheets Using Direct Laser Writing. Adv Mater. 22 (1), 67-71 (2010).
- Stankovich, S., et al. Graphene Based Composite Materials. Nature. 442 (7100), 282-286 (2006).
- Becerril, H. A., et al. Evaluation of Solution-Processed Reduced Graphene Oxide Films as Transparent Conductors. ACS Nano. 2 (3), 463-470 (2008).
- Wang, X., Zhi, L., Müllen, K. Transparent Conductive Graphene Electrodes for Dye Sensitized Solar Cells. Nano Lett. 8 (1), 323-327 (2007).
- Sungjin, P., Ruoff, R. S. Chemical Methods for the Production of Graphenes. Nat Nanotechnol. 4 (4), 217-224 (2009).
- Akhavan, O., Ghaderi, E. Photocatalytic Reduction of Graphene Oxide Nanosheets on TiO2 Thin Film for Photoinactivation of Bacteria in Solar Light Irradiation. J Phys Chem C. 113 (47), 20214-20220 (2009).
- Huang, L., et al. Pulsed Laser Assisted Reduction of Graphene Oxide. Carbon. 49 (7), 2431-2436 (2011).
- Cote, L. J., Cruz-Silva, R., Huang, J. Flash Reduction and Patterning of Graphite Oxide and Its Polymer. Composite. J. Am. Chem. Soc. 131 (31), 11027-11032 (2009).
- Wu, T., et al. Surface plasmon resonance-induced visible light photocatalytic reduction of graphene oxide: Using Ag nanoparticles as a plasmonic photocatalyst. Nanoscale. 3 (5), 2142-2144 (2011).
- Kumar, D., Kaur, S., Lim, D. K., et al. Plasmon-assisted and visible-light induced graphene oxide reduction and efficient fluorescence quenching. Chem. Commun. 50 (88), 13481-13484 (2014).
- Gilje, S., et al. Photothermal Deoxygenation of Graphene Oxide for Patterning and Distributed Ignition Applications. Adv. Mater. 22 (3), 419-423 (2010).
- Cote, L. J., Kim, F., Huang, J. Langmuir−Blodgett Assembly of Graphite Oxide Single Layers. J. Am. Chem. Soc. 131 (3), 1043-1049 (2008).
- Ming, T., et al. Experimental Evidence of Plasmophores: Plasmon-Directed Polarized Emission from Gold Nanorod–Fluorophore Hybrid Nanostructures. Nano Lett. 11 (6), 2296-2303 (2011).
- Xie, J., Lee, J. Y., Seedless Wang, D. I. C. Surfactantless, High-Yield Synthesis of Branched Gold Nanocrystals in HEPES Buffer Solution. Chem. Mater. 19 (11), 2823-2830 (2007).
- Ferrari, A. C., Robertson, J. Resonant Raman spectroscopy of disordered, amorphous, and diamond like carbon. Phys. Rev. B. 64 (7), 075414-1-075414-13 (2000).
- Tian, J., et al. One–pot green hydrothermal synthesis of CuO–Cu2O–Cu nanorod–decorated reduced graphene oxide composites and their application in photocurrent generation. Catal. Sci. Technol. 2 (11), 2227-2230 (2012).
- Liu, S., Tian, J., Wang, L., Sun, X. A method for the production of reduced graphene oxide using benzylamine as a reducing and stabilizing agent and its subsequent decoration with Ag nanoparticles for enzymeless hydrogen peroxide detection. CARBON. 49 (10), 3158-3164 (2011).
- Tian, J., et al. Environmentally Friendly, One–Pot Synthesis of Ag Nanoparticle Decorated Reduced Graphene Oxide Composites and Their Application to Photocurrent Generation. Inorg. Chem. 51 (8), 4742-4746 (2012).
- Tian, J., et al. Three–Dimensional Porous Supramolecular Architecture from Ultrathin gC3N4 Nanosheets and Reduced Graphene Oxide: Solution Self-Assembly Construction and Application as a Highly Efficient Metal–Free Electrocatalyst for Oxygen Reduction Reaction. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (2), 1011-1017 (2014).
- Liu, S., et al. Stable Aqueous Dispersion of Graphene Nanosheets: Noncovalent Functionalization by a Polymeric Reducing Agent and Their Subsequent Decoration with Ag Nanoparticles for Enzymeless Hydrogen Peroxide Detection. Macromolecules. 43 (23), 10078-10083 (2010).
- Li, H., et al. Photocatalytic synthesis of highly dispersed Pd nanoparticles on reduced graphene oxide and their application in methanol electro–oxidation. Catal. Sci. Technol. 2 (6), 1153-1156 (2012).
