Лиганд опосредованной зарождения и роста наночастиц металла палладия

Контролируемого синтеза металлических наночастиц имеет большое значение ввиду больших приложений наноструктурированных материалов в катализа, фотоэлектрические, фотоники, датчики и наркотиков доставки^{1,2,3, 4,5}. Для синтеза наночастиц с определенных размеров и распределения размеров, жизненно важно понимать базового механизма для частиц зарождения и роста. Тем не менее получение наночастиц с такими критериями оспорил нано синтез сообщества из-за медленного прогресса в понимании механизмов синтеза и отсутствие надежной кинетических моделей, доступных в литературе. В 1950-х, Ламер предложена модель для зарождения и роста Золи серы, где есть всплеск нуклеации, следуют контролируемой диффузии рост ядер^6,7. В этой предлагаемой модели, постулируется, что концентрации мономера увеличивается (за счет сокращения или разложение прекурсоров) и как только уровень выше критической Пересыщение, энергетического барьера для зарождения частиц могут быть преодолены, в результате в всплеск нуклеации (однородной нуклеации). Благодаря предлагаемой всплеск нуклеации, капли концентрации мономера и когда она падает ниже уровня критической Пересыщение нуклеации останавливается. Далее сформированные ядер постулированы расти через распространение мономеров к поверхности наночастиц, хотя без дополнительных нуклеации события происходят. Это приводит к эффективно отделять зарождения и роста во времени и контроль распределения размеров во время процесса роста⁸. Эта модель была использована для описания формирования различных наночастиц, включая⁹Ag, Au¹⁰, CdSe¹¹и Fe₃O₄¹². Однако несколько исследований показано, что классическая зарождения теории (УНТ) невозможно описать формирование наночастицы коллоидных, в частности для металлических наночастиц, где^{1, наблюдается дублирование зарождения и роста 13,14,,1516,17}. В одном из этих исследований Watzky и Финке создан двухступенчатый механизм для формирования Иридиум наночастиц¹³, в котором медленный непрерывный нуклеации перекрывается с поверхности роста быстро наночастиц (где рост автокаталитических). Медленно нуклеации и быстро автокаталитических роста наблюдались также для различных видов металлических наночастиц, например Pd^14,15,18,^19,Pt²⁰и Rh^{21 ,22}. Несмотря на последние достижения в разработке зарождения и роста модели^1,23,24,25, роль лигандов часто игнорируется в предлагаемых моделей. Тем не менее лиганды показано, влияют на наночастицы размер^14,,1526 и морфология^19,27 , а также каталитической активности и избирательности^{28 , 29}. Например, Ян и др. ³⁰ управление размер наночастиц Pd, начиная от 9,5 и 15 Нм, меняя концентрацию trioctylphosphine (сверху). В синтезе магнитных наночастиц (Fe₃O₄), размер заметно сократилось с 11 до 5 Нм при лиганда (octadecylamine) металл прекурсоров соотношение увеличилось с 1 до 60. Интересно, что было показано размер наночастиц Pt быть чувствительным к длину цепочки аминов лигандов (например., n-hexylamine и octadecylamine), где меньших размеров наночастиц могут быть получены с использованием более цепи (т.е., ³¹octadecylamine).

Размер изменения, вызванные различные концентрации и различных видов лигандами-явное свидетельство для вклада лигандов в кинетике зарождения и роста. К сожалению мало исследований, приходилось роль лигандов и в этих исследованиях, были использованы некоторые предположения часто ради простоты, которые в свою очередь сделать эти модели применимы только для конкретных условий^32,33. Говоря более конкретно Ремпель и коллег разработана кинетическая модель для описания формирования квантовых точек (CdSe) присутствии укупорки лигандами. Однако в их исследовании, Связывание лиганда с поверхности наночастиц предполагается на равновесии в любой данный момент времени³². Это предположение может справедливо, когда лиганды находятся в большой избыток. Наша группа недавно разработала новый лиганд ориентированная модель¹⁴ , который приходится для связывания укупорки лигандов с прекурсорами (комплекс металла) и поверхности наночастиц как обратимых реакций¹⁴. Кроме того наша модель на основе лиганд может использоваться в других системах металлических наночастиц, где синтеза кинетика, кажется, быть затронуты присутствием лигандами.

В текущем исследовании мы используем наш недавно разработанных лиганд-модель на основе для прогнозирования формирования и роста наночастиц Pd в различных растворителях, включая толуола и пиридина. Для нашей модели ввода в situ лучей был использован для получения концентрацию наночастиц и размер распределения во время синтеза. Измерение размера и концентрации частиц, дополняется кинетического моделирования, позволяет нам извлечь более точную информацию о зарождения и роста ставок. Мы также показывают, что наша модель на основе лигандом, который явно приходится Связывание лиганда металл, высоко интеллектуальный и могут быть использованы для разработки синтеза процедуры для получения наночастиц с желаемых размеров.