Her præsenterer vi en protokol for in situ syntese af guld nanopartikler (AuNPs) inden mellemlaget rum af lagdelte titanat film uden sammenlægning af AuNPs. Ingen spektral ændring blev observeret selv efter 4 måneder. Den syntetiserede materiale er forventet applikationer i katalyse, foto-katalyse, og udvikling af omkostningseffektive plasmoniske enheder.
Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs within the interlayer space of semiconducting layered titania nanosheet (TNS) films was investigated here. Two types of intermediate films (i.e., TNS films containing methyl viologen (TNS/MV2+) and 2-ammoniumethanethiol (TNS/2-AET+)) were prepared. The two intermediate films were soaked in an aqueous tetrachloroauric(III) acid (HAuCl4) solution, whereby considerable amounts of Au(III) species were accommodated within the interlayer spaces of the TNS films. The two types of obtained films were then soaked in an aqueous sodium tetrahydroborate (NaBH4) solution, whereupon the color of the films immediately changed from colorless to purple, suggesting the formation of AuNPs within the TNS interlayer. When only TNS/MV2+ was used as the intermediate film, the color of the film gradually changed from metallic purple to dusty purple within 30 min, suggesting that aggregation of AuNPs had occurred. In contrast, this color change was suppressed by using the TNS/2-AET+ intermediate film, and the AuNPs were stabilized for over 4 months, as evidenced by the characteristic extinction (absorption and scattering) band from the AuNPs.
Forskellige ædle metal nanopartikler (MNP'er) udviser karakteristiske farver eller toner på grund af deres lokaliserede overfladeplasmonresonans (LSPR) egenskaber; således kan MNP'er anvendes i forskellige optiske og / eller fotokemiske anvendelser 1-4. For nylig, kombinationer af metal oxide semiconductor (MOS) fotokatalysatorer, såsom titanium oxid (TiO2) og MNP'er, er blevet grundigt undersøgt som nye typer af fotokatalysatorer 5-14. Men i mange tilfælde, meget små mængder MNP'er eksistere på MOS overflade, fordi de fleste MOS partikler har relativt lave overfladearealer. På den anden side, lagdelte metaloxid halvledere (LMOSs) udviser fotokatalytiske egenskaber og har et stort overfladeareal, typisk flere hundrede kvadratmeter pr g af en LMO 15-17. Endvidere er der forskellige LMOSs har indlejringsforbindelser egenskaber (dvs. kan forskellige kemiske arter rummes inden deres udvidelige og store mellemlag mellemrum) 15-20. Således med en kombination af MNP'er og LMOSs, forventes det, at relativt store mængder af MNP'er hybridiseres med halvleder fotokatalysatorer.
Vi har rapporteret det første in situ syntese af kobber nanopartikler (CuNPs) 21 inden mellemlaget plads LMO (titaniumdioxid nanosheet; TNS 16-30) gennemsigtige film gennem meget enkle trin. Imidlertid er endnu ikke blevet rapporteret detaljerne i de syntetiske procedurer og karakteriseringen af de andre ædle MNP'er og TNS hybrider. Endvidere blev CuNPs inden for TNS lagene let oxideret og affarvet under omgivende forhold 21. Som sådan har vi fokuseret på guld nanopartikler (AuNPs), fordi AuNPs vidt omfang anvendes til forskellige optiske, fotokemisk, og katalytiske applikationer, og det forventes, at de vil være relativt stabil over for oxidation 3-5,7,8,10-14 , 28,31,32. Her rapporterer vi syntesen af AuNPs inden mellemlaget rum TNS og show that 2-ammoniumethanethiol (2-AET +; figur 1 indsat) fungerer effektivt som et beskyttende reagens til AuNPs inden mellemlaget af TNS.
Dette håndskrift giver en detaljeret protokol for in situ syntese af guld nanopartikler (AuNPs) inden mellemlaget rum TNS film. Dette er den første rapport af in situ syntese af AuNPs inden mellemlaget rum TNS. Desuden fandt vi, at to-AET + fungerer som en effektiv beskyttende reagens til AuNPs inden mellemlaget af TNS. Disse metoder hybridiseret AuNPs og TNS transparente film. TNS film med god optisk transparens 21 blev syntetiseret gennem sintring processer (s-TNS film), som p…
The authors have nothing to disclose.
This work was partly supported by Nippon Sheet Glass Foundation for Materials Science and Engineering and JSPS KAKENHI (Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, #50362281).
Methyl viologen dichloride | Aldrich Chemical Co., Inc. | 1910-42-5 | |
Tetrabutylammonium hydroxide | TCI | T1685 | |
cesium carbonate | Kanto Chemical Co., Inc. | 07184-33 | |
anatase titanium dixoide | Ishihara Sangyo Ltd. | ST-01 | |
hydrochloric acid | Junsei Chemical Co., Ltd. | 20010-0350 | |
sodium hydroxide | Junsei Chemical Co., Ltd. | 195-13775 | |
Tetrachloroauric(III) acid trihydrate | Kanto Chemical Co., Inc. | 17044-60 | |
sodium tetrahydroborate | Junsei Chemical Co., Ltd. | 39245-1210 | |
2-ammoniumethanethiol hydrochloride | TCI | A0296 | |
Ultrapure water (0.056 µS/cm) | Milli-Q water purification system (Direct-Q® 3UV, Millipore) | ||
Microscope slide (Thickness : 1.0∼1.2 mm) | Matsunami glass Co., Ltd. | ||