Luce visibile riduzione indotta di grafene ossido Usando nanoparticelle plasmoniche
Summary
Un protocollo semplice per la preparazione di ossido di grafene ridotta utilizzando luce visibile e nanoparticelle plasmonica è descritto.
Abstract
Attuale lavoro dimostra la, chimico libero, veloce e semplice metodo ad alta efficienza energetica per la produzione di ossido di grafene ridotta (r-GO) soluzione a temperatura ambiente usando irradiazione di luce visibile con nanoparticelle plasmoniche. Il nanoparticelle plasmonica è utilizzato per migliorare l'efficienza di riduzione di GO. Ci vogliono solo 30 minuti a temperatura ambiente illuminando le soluzioni con Xe-lampada, le soluzioni r-GO possono essere ottenuti rimuovendo completamente le nanoparticelle d'oro con una semplice fase di centrifugazione. Le nanoparticelle d'oro sferiche (AuNPs) rispetto alle altre nanostrutture plasmoniche è la nanostruttura più adatto per la preparazione r-GO. L'ossido di grafene ridotto preparato utilizzando la luce visibile e AuNPs era altrettanto qualitativa ridotto chimicamente ossido di grafene, che è stato sostenuto da varie tecniche analitiche come la spettroscopia UV-Vis, spettroscopia Raman, XRD in polvere e XPS. L'ossido di grafene ridotta preparato con la luce visibile mostra eccellenti proprietà di spegnimento sulla Fluormolecole escent modificati su ssDNA ed eccellente recupero di fluorescenza per il rilevamento del DNA bersaglio. Si trova il r-GO preparato da AuNPs riciclati per essere di stessa qualità con quella di una ridotta chimicamente r-GO. L'uso della luce visibile con nanoparticelle plasmonica dimostra il buon metodo alternativo per la sintesi r-GO.
Introduction
Il metodo 1 e vapori chimici basato il primo scotch sviluppato deposizione 2 erano ottimi metodi per produrre lo stato incontaminata di un grafene, ma la grande sintesi del grafene scala o grafene formazione strato sulla superficie con ampia area potuto essere considerato come una limitazione chiave di metodi precedenti. 3 Una delle possibili soluzioni per larga scala di sintesi r-GO sarà metodo sintetico wet-chimica che richiede dapprima le reazioni con forti ossidanti, vasta trattamenti fisici come la sonicazione per produrre GO foglio, e infine la riduzione di funzionalità ossigeno tali come idrossi, epossido e gruppi carbonilici in GO è essenziale al fine di recuperare le sue originali caratteristiche fisiche. 4 Principalmente, la riduzione di GO è stata effettuata con qualsiasi metodo chimico utilizzando idrazina o suoi derivati 5 o metodo di trattamento termico (550-1,100 ° C) in atmosfera inerte o riducente. 6
jove_content "> Questi processi richiedono le sostanze chimiche tossiche, i tempi di reazione lunghi e ad alta temperatura che ha aumentato la domanda totale di energia per la sintesi r-GO. 7 Mentre i processi di riduzione foto-irradiando, come, di processo 8 foto-termico indotto dai raggi UV utilizzando una xeno pulsata flash, 9 pulsata laser assistita 10 e foto-termico di riscaldamento con la macchina fotografica in flash luci 11 sono stati segnalati anche per la preparazione di r-GO. In generale, la scarsa efficienza di conversione dei metodi foto-indotta propagata per l'utilizzo di UV o pulsata irraggiamento laser in grado di fornire ad alta energia dei fotoni. L'energia a basso fotone di luce visibile ne limita l'uso e non ha attirato molto per la sintesi r-GO. Eccellenti proprietà di assorbimento della luce di nanoparticelle plasmoniche nelle regioni visibili e / o NIR può migliorare notevolmente gli inconvenienti attuali dell'uso della luce visibile per sintesi r-GO. 12,13 blande condizioni di reazione, tempo di reazione breve e di uso limitato ch tossiciemicals potrebbero fare la luce visibile plasmon indotta assistito riduzione fotocatalitica di GO come un metodo alternativo utile.Nel presente metodo, si descrive il metodo sintetico r-GO efficiente e semplice utilizzando nanoparticelle plasmoniche e la luce visibile. L'andamento della reazione è risultata essere fortemente dipendente dalle strutture di nanoparticelle plasmoniche come nanoparticelle sferiche di oro (AuNPs), nanorods oro (AuNRs) e nanostars oro (AuNSs). L'uso di AuNPs mostrato riduzione più efficiente di GO e nanoparticelle sono facilmente smontabili e riciclabili per l'uso ripetuto (Figura 1). La r-GO sintetizzato utilizzando la luce visibile e AuNPs ha mostrato quasi pari qualità rispetto alla r-GO preparati dal noto metodo chimico (idrazina) come dimostrato mediante l'uso di varie misure analitiche e il metodo di rilevamento del DNA basato sulla fluorescenza estinzione / recupero.
Protocol
Representative Results
Discussion
Visibile irradiazione luce su GO soluzione per 30 minuti con nanoparticelle d'oro (AuNPs, AuNSs e AuNRs) ha mostrato i cambiamenti di colore rapidi dalla luce giallo-marrone di colore nero (Figura 1). Per ottenere altamente puro prodotto r-GO con alta resa, ci sono due fattori importanti devono seguire. Uno è l'uso di AuNPs come un efficiente catalizzatore plasmonica, poiché AuNPs possono assorbire fortemente la luce visibile tra le altre strutture (cioè AuNRs, AuNSs). Un altro è l&…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione di Ricerca Nazionale di Corea (2013R1A1A1061387) e fondo di ricerca KU-KIST.
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 |
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