Generazione di zerovalente Metal Core nanoparticelle Uso n- (2-amminoetil) -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
Poiché la domanda e le applicazioni di aumenti progettista nanomateriali, in modo da fare i vari metodi di sintesi. I metodi "top-down", quali l'ablazione laser o attacco chimico sono stati impiegati per la loro eccellente controllabilità e capacità di risolvere materiali attendibile al livello sub-micron. Questi metodi si basano su materiali sfusi in lavorazione in componenti più sottili, che tipicamente aumentano il costo di produzione come la dimensione desiderata nanostruttura diminuisce. Un metodo alternativo di sintesi a questo è l'approccio "bottom-up", che controlla la sintesi a livello molecolare e si accumula alla nanostruttura desiderata. Ciò conferisce un notevole grado di controllo sulla desiderata autoassemblaggio, funzionalità, passività e stabilità nella generazione di questi materiali nanostrutturati 1. Lavorando dal livello molecolare, nanocompositi ibridi possono essere generati fornire i vantaggi di entrambi i materiali della stessa structuri.
Come nanomateriali sono sintetizzati attraverso la strategia bottom-up, metodi devono essere utilizzati per controllare la dimensione delle particelle, forma, struttura, idrofobicità, la porosità, la carica, e la funzionalità 2. In sintesi nanoparticelle nucleo metallico, il sale metallico è sensibilmente ridotto in un processo autocatalitico per generare particelle zero-valente, che a sua volta dirigono la nucleazione di altra particella. Questo porta a clustering e la produzione di nanoparticelle, infine, 3. Nel tentativo di controllare la dimensione delle nanoparticelle create e impedire loro di precipitare dalla soluzione, stabilizzanti come leganti, tensioattivi, carica ionica e grandi polimeri vengono sfruttati per la loro capacità di bloccare le nanoparticelle da ulteriori agglomerato 4-10. Questi materiali inibiscono la van der Waals attrazione delle nanoparticelle, sia attraverso ingombro sterico dovuto alla presenza di gruppi voluminosi e attraverso repulsioni coulombiano 3.
in til suo lavoro, una, una pentola, strategia sintetica facile per la generazione delle varie nanoparticelle nucleo metallico utilizzando il silano, N- (2-amminoetil) -3-aminosilanetriol (2-AST) è presentato (Figura 1). Ligandi di questo composto sono in grado di ridurre precursori metallo e stabilizzare nanoparticelle metalliche con un relativamente elevata efficacia. Le tre frazioni silanolici presenti sono anche in grado di reticolazione e questo costituisce una rete interconnessa di polimero silano organico impregnato di nanoparticelle di sua matrice (Figura 2). A differenza di molti silani, che facilmente subiscono idrolisi in presenza di acqua, questo composto è stabilizzato in acqua, che è vantaggioso per scopi idrofobicità, stabilità e controllo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sali riportati in questo documento sono gli unici sali che sono stati testati di questo metallo. Come risultato, non è certo che questa strategia reazione sarebbe lavorare con tutti i sali dei metalli, in particolare l'oro. La solubilità di questi sali in acqua può anche influenzare l'esito della reazione in termini di tempo di reazione, la morfologia, e le rese. In tutte le reazioni, il silano è stato aggiunto ad una soluzione di sale di metallo già disciolto.
Vale la pena nota…
Disclosures
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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