Plasmonik Nanoparçacık Kullanma Grafen Oksit Görünür ışık Bağlı Azaltma
Summary
Görünür bir ışık ve plasmonik nanoparçacık kullanılarak düşük grafin oksit hazırlanması için bir basit bir protokol tarif edilmektedir.
Abstract
Bu çalışma plasmonik nanopartiküller ile görünür ışık ışınlama kullanılarak oda sıcaklığında azaltılmış grafen oksit (r-GO) çözüm üretmek için basit, kimyasal ücretsiz, hızlı ve verimli enerji yöntemi gösterir. Plasmonik nanopartikül GO indirgenmesi etkinliğini arttırmak için kullanılır. Sadece Xe-lambası ile çözümler aydınlatılarak oda sıcaklığında 30 dakika sürer, r-GO solüsyonlar basit bir santrifüj aşamasında altın nanopartikülleri çıkararak elde edilebilir. Diğer nanoyapılar karşılaştırıldığında küresel altın nanopartikülleri (AuNPs) r-GO hazırlanması için en uygun plasmonik nano olup. Indirgenmiş graphene oksit görülebilir ışık kullanılarak hazırlanmış ve AuNPs kimyasal olarak UV-Vis spektroskopisi, Raman spektroskopisi, bir toz XRD ve XPS gibi çeşitli analitik teknikler ile desteklenmiştir grafin oksit, indirgenmiş eşit olarak niteliksel oldu. Görünür ışık ile hazırlanan indirgenmiş grafen oksit flor üzerinde mükemmel söndürme özelliklerini gösterirescent molekülleri ssDNA ve hedef DNA tespiti için mükemmel floresan kurtarma güncellenmiştir. Geri dönüşümlü AuNPs tarafından hazırlanan-GO r kimyasal azaltılmış r-GO o ile aynı kalitede olduğu tespit edilmiştir. Plasmonik nanopartikül ile görünür ışığın kullanımı, r-GO sentezi için iyi bir alternatif yöntem gösterilmektedir.
Introduction
İlk geliştirilen viski-bant tabanlı yöntem 1 ve kimyasal buhar biriktirme 2 grafen bozulmamış durumunu üretmek için mükemmel yöntemler vardı, ama geniş alana sahip yüzeyde büyük ölçekli grafen sentez veya grafen tabakası oluşumu önemli bir sınırlama olarak kabul edilmiştir Önceki yöntemler. ıslak kimyasal sentetik birinci sayfasını GO üretmek için böyle bir sonikasyon gibi güçlü oksidanlar, geniş fizik tedavi ile reaksiyonları gerektirir yöntem ve oksijen işlevleri gibi nihayet azalma olacak büyük ölçekli r-GO sentezi için olası çözümün 3 Tek olarak GO hidroksi, epoksit ve karbonil grupları orijinal fiziksel özelliklerini geri kazanılması için çok önemlidir. Çoğunlukla 4, GO indirgenmesi (hidrazin veya bunun türevlerini 5 ya da ısıl işlem yöntemi ile kullanılarak kimyasal yöntem ile ya 550-1,100 ° gerçekleştirildiği bir atıl ya da indirgeme atmosferinde C). 6
jove_content "> Bu süreçler zehirli kimyasallar, r-GO sentezi için toplam enerji talebi artırmıştır uzun reaksiyon zamanı ve yüksek sıcaklık gerektirir. 7 UV kaynaklı, 8 foto-termal süreç olarak fotoğraf aydınlatarak azaltma işlemleri darbeli xenon kullanırken Flaş, 9 darbeli lazer 10 ve fotoğraf termal 11 de hazırlanması için rapor edilmiştir kamera flaşı ışıkları ile ısıtma destekli r-GO. Genel olarak, fotoğraf kaynaklı yöntemlerin düşük dönüşüm verimliliği UV veya darbeli kullanımına yayılır yüksek foton enerjisi sunabilirsiniz lazer ışınlama. görünür ışığın düşük foton enerji kullanımı ve r-GO sentezi için çok çekti sınırlar. plasmonik nanopartiküllerin Mükemmel ışık emme özellikleri görülebilir ve / veya NUR bölgelerde ölçüde geçerli sakıncaları artırabilir r-GO sentezi için görünür ışık kullanımı. 12,13 Hafif reaksiyon koşulları, kısa reaksiyon süresi ve toksik ch sınırlı kullanımıemicals kullanışlı bir alternatif yöntem olarak GO fotokatalitik azaltılması destekli görünür ışık kaynaklı Plasmon yapabiliriz.Bu yöntemde, plasmonik nano-tanecikleri ve görülebilir ışık kullanılarak etkili ve basit bir r-GO sentetik bir yöntem açıklanmaktadır. Reaksiyonun ilerlemesi gibi küresel altın nanopartiküllerinin (AuNPs), altın nanoçubuklar (AuNRs), ve altın Nanostars (AuNSs) halinde plasmonik nanopartiküllerin yapılar önemli ölçüde bağlı olduğu görülmüştür. AuNPs kullanımı GO en etkili azalma gösterdi ve nanopartiküller tekrarlanan kullanım (Şekil 1) için kolayca sökülebilir ve geri dönüşümlüdür. R-GO görülebilir ışık kullanılarak sentezlenir ve AuNPs ile karşılaştırıldığında hemen hemen eşit kalitesini gösterdi r-GO çeşitli analitik ölçümler ve floresan söndürme / geri kazanım bazlı DNA saptama yöntemi kullanımıyla gösterildiği gibi iyi bilinen kimyasal yöntemle (hidrazin) ile hazırlanmıştır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Altın nanopartiküller (AuNPs, AuNSs & AuNRs) ile 30 dakika boyunca GO çözeltisi üzerine Görünür ışık ışınlama siyah renk (Şekil 1) açık sarı-kahverengi gelen hızlı renk değişimleri gösterdi. Yüksek verim oldukça saf r-GO ürün elde etmek için, iki önemli faktör izlemeniz gerekir vardır. AuNPs güçlü diğer yapılar (yani, AuNRs, AuNSs) arasında görünür ışığı absorbe çünkü biri etkin plasmonik katalizör olarak AuNPs kullanılmasıdır. Başka bir …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Kore (2013R1A1A1061387) Ulusal Araştırma Vakfı ve KU-KIST araştırma fonu tarafından desteklenmiştir.
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).
