Geração de valência zero Metal Core nanopartículas utilizando N- (2-aminoetil) -3-aminosilanetriol
Summary
A novel method for metal core nanoparticle synthesis using a water stable silanol is described.
Abstract
In this work, a facile one-pot reaction for the formation of metal nanoparticles in a water solution through the use of n-(2-aminoethyl)-3-aminosilanetriol is presented. This compound can be used to effectively reduce and complex metal salts into metal core nanoparticles coated with the compound. By controlling the concentrations of salt and silane one is able to control reaction rates, particle size, and nanoparticle coating. The effects of these changes were characterized through transmission electron microscopy (TEM), UV-Vis spectrometry (UV-Vis), Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (NMR) and Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR). A unique aspect to this reaction is that usually silanes hydrolyze and cross-link in water; however, in this system the silane is water-soluble and stable. It is known that silicon and amino moieties can form complexes with metal salts. The silicon is known to extend its coordination sphere to form penta- or hexa-coordinated species. Furthermore, the silanol group can undergo hydrolysis to form a Si-O-Si silica network, thereby transforming the metal nanoparticles into a functionalized nanocomposites.
Introduction
Como a demanda e aplicações de designer de nanomateriais aumenta, o mesmo acontece com os vários métodos de síntese. Os métodos de "cima para baixo", como a ablação a laser ou ataque químico têm sido empregadas por sua excelente controlabilidade e capacidade de resolver os materiais de forma confiável até o nível sub-micron. Estes métodos baseiam-se em materiais a granel a ser processado em componentes mais finas, que tipicamente aumentam o custo de produção, como o tamanho desejado nanoestrutura diminui. Um método alternativo de síntese para isso é a abordagem "bottom-up", que controla a síntese, a nível molecular e acumula-se à nanoestrutura desejado. Isto confere um grau significativo de controle sobre a auto-montagem desejada, a funcionalidade, a passividade, e estabilidade na geração destes materiais nanoestruturados 1. Ao trabalhar a partir do nível molecular, nanocompósitos híbridos pode ser gerado fornecendo as vantagens de ambos os materiais na mesma estruturé.
Como nanomateriais são sintetizados através da estratégia de baixo para cima, métodos precisam ser empregadas para controlar o tamanho das partículas, forma, textura, hidrofobicidade, porosidade, carga e funcionalidade 2. Na síntese de nanopartículas núcleo de metal, o sal de metal inicial for reduzida em um processo autocatalítico, para gerar partículas de valência zero, o que por sua vez, dirigem a nucleação de outra partícula. Isto leva a agrupamento e produção de nanopartículas, finalmente, 3. Num esforço para controlar o tamanho das nanopartículas criadas e impedi-los de precipitar a partir da solução, estabilizadores, tais como ligantes, agentes tensioactivos, carga iónica, e polímeros grandes são explorados quanto à sua capacidade para bloquear as nanopartículas de outra aglomeração 4-10. Estes materiais inibem a atracção de van der Waals das nanopartículas, quer através de impedimento espacial, devido à presença de grupos volumosos ou através repulsões Coulomb 3.
em tseu trabalho, uma, uma panela, a estratégia de síntese simples para a geração de várias nanopartículas núcleo de metal usando o silano, N- (2-aminoetil) -3-aminosilanetriol (2-AST) é apresentada (Figura 1). Ligandos sobre este composto é capaz de reduzir os precursores de metal e estabilizar as nanopartículas metálicas com uma relativamente alta eficácia. As três porções de silanol presentes também são capazes de ligação cruzada e isto forma uma rede interligada de polímero impregnado com nanopartículas organossilano numa sua matriz (Figura 2). Ao contrário da maioria silanos, que facilmente sujeitos a hidrólise na presença de água, este composto é estabilizado em água, o que é benéfico para fins de hidrofobicidade, estabilidade e controlo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sais relatados neste trabalho são as únicas sais que foram testados desse metal. Como resultado, não é certo que esta estratégia reacção iria trabalhar com todos os sais de metais, particularmente ouro. A solubilidade destes sais em água podem também afectar o resultado da reacção em termos de tempo de reacção, morfologia, e os rendimentos. Em todas as reacções, o silano foi adicionado a uma solução de sal de metal já dissolvido.
É importante notar que é preciso ter cuida…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dr. B.P.S. Chauhan would like to gratefully acknowledge William Paterson University for assigned release time (ART) award for part of the research described here and also for the research program in general.
Materials
| n-(2-aminoethyl)-3-aminosilanetriol (2-AST) | Gelest | SIA0590.0 | 25% in H2O |
| Silver nitrate | Sigma Aldrich | S6506 | |
| Gold(III) chloride trihydrate | Sigma Aldrich | 520918 | |
| Palladium(II) Nitrate | Alfa Aesar | 11035 | |
| Deuterium Dioxide | Cambridge Isotope Laboratories | DLM-4-100 |
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