De luz visível redução induzida de óxido de grafeno Usando nanopartículas plasmonic
Summary
Um protocolo simples para a preparação de óxido de grafeno reduzido utilizando luz visível e nanopartículas plasmonic é descrito.
Abstract
O presente trabalho demonstra a e método simples, química livre, rápido, eficiente da energia para produzir reduzida solução de óxido de grafeno (r-GO) à temperatura ambiente usando a luz visível irradiação com nanopartículas plasmonic. A nanopartícula plasmonic é utilizado para melhorar a eficiência de redução de GO. Leva apenas 30 min à temperatura ambiente, iluminando as soluções com Xe-lâmpada, as soluções de r-Go pode ser obtido por remoção completamente nanopartículas de ouro através de uma simples etapa de centrifugação. As nanopartículas de ouro esférico (AuNPs) em comparação com as outras nanoestruturas é a nanoestrutura plasmonic mais adequados para a preparação de R-GO. O óxido de grafeno reduzido preparados utilizando luz visível e AuNPs foi igualmente qualitativa como quimicamente reduzida óxido de grafeno, que foi apoiado por várias técnicas analíticas, tais como espectroscopia UV-Vis, espectroscopia Raman, pó de DRX e XPS. O óxido de grafeno reduzido preparado com luz visível mostra excelentes propriedades de têmpera sobre o fluormoléculas escent modificado em ADNcs e excelente recuperação de fluorescência para a detecção de ADN alvo. É encontrado o r-GO preparado por AuNPs reciclados para ser de mesma qualidade com que quimicamente reduzida de r-GO. A utilização de luz visível com nanopartículas plasmonic demonstra a boa método alternativo para a síntese de R-GO.
Introduction
Método 1 e de vapor químico baseado o primeiro scotch-tape desenvolvido deposição 2 foram excelentes métodos para produzir o estado primitivo de um grafeno, mas a formação da camada de síntese de grafeno em grande escala ou grafeno na superfície com área ampla, foram considerados como uma limitação fundamental do métodos anteriores 3 Uma de solução possível para grande escala de síntese de R-GO será método sintético molhado-química que requer em primeiro lugar as reacções com agentes de oxidação fortes, extenso tratamento físico tal como sonicação para produzir VAI folha, e, finalmente, a redução de funcionalidades de oxigénio tal. como hidroxilo, epóxido e grupos carbonilo em GO é essencial, a fim de recuperar as suas propriedades físicas originais Principalmente 4., a redução de GO foi levada a cabo com qualquer método químico usando hidrazina ou dos seus derivados 5 ou por método de tratamento térmico (° 550-1,100 C) numa atmosfera inerte ou redutora. 6
jove_content "> Estes processos necessitam dos produtos químicos tóxicos, longo tempo de reação e temperatura elevada que o aumento da demanda total de energia para a síntese de r-GO. 7 Enquanto os processos de redução de irradiação de fotos, tais como, processo 8 foto-térmico induzido por UV usando um pulsada de xenônio flash, 9 pulsada a laser assistida 10 e foto�t�rmica aquecimento com luzes de flash da câmara 11 também foram descritos para a preparação de R-GO. Em geral, a baixa eficiência de conversão dos métodos foto-induzidas propagada para o uso de UV ou pulsada irradiação laser que pode oferecer alta energia dos fótons. A energia do fóton baixo da luz visível limita o seu uso e não atraiu muito para a síntese de r-GO. Excelentes propriedades de absorção de luz de nanopartículas plasmonic nas regiões visíveis e / ou NIR pode melhorar significativamente as desvantagens atuais da utilização de luz visível para a síntese de R-GO. 12,13 condições de reacção suaves, curto tempo de reacção e utilização limitada de CH tóxicoemicals poderia fazer a luz visível plasmon induzida assistida redução fotocatalítica de GO como um método alternativo útil.No presente método, nós descrevemos o método sintético r-GO eficiente e simples, usando nanopartículas plasmonic e luz visível. O progresso da reacção foi encontrado para ser fortemente dependente das estruturas de nanopartículas plasmonic tais como as nanopartículas de ouro (esféricas AuNPs), ouro nanorods (AuNRs), e nanostars ouro (AuNSs). O uso de AuNPs mostrou a redução mais eficiente de GO e as nanopartículas são facilmente removíveis e reciclável para o uso repetido (Figura 1). A r-GO sintetizado usando a luz visível e AuNPs mostrou quase igual qualidade em comparação com o r-GO preparados por método químico conhecido (hidrazina) como demonstrado pelo uso de várias medições analíticas e do método de detecção de ADN com base extinção de fluorescência / recuperação.
Protocol
Representative Results
Discussion
Visível irradiação de luz em solução GO durante 30 minutos com nanopartículas de ouro (AuNPs, AuNSs & AuNRs) mostrou as mudanças de cor rápidas de luz amarela-marrom a cor preta (Figura 1). Para obter produto altamente puro de R-GO, com elevado rendimento, existem dois factores importantes precisa seguir. Um deles é o uso de um catalisador como AuNPs plasmonic eficiente, uma vez que pode absorver AuNPs fortemente a luz visível, entre outras estruturas (por exemplo, AuNRs, AuNSs). …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pela Fundação de Pesquisa Nacional da Coreia (2013R1A1A1061387) e fundo de investigação 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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