Sıfır değerlikli metal çekirdek Nanopartiküller Üretimi 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
talep ve tasarımcı nano artar uygulamaları, böylece sentez çeşitli yöntemler yapmak. Böyle lazer ablasyon veya kimyasal aşındırma olarak "yukarıdan aşağıya" yöntemleri, onların mükemmel kontrol edilebilirlik ve güvenilir alt mikron seviyesine kadar malzeme çözme yeteneği için kullanılmıştır. Bu yöntemler, istenen nano boyutu azaldıkça, tipik olarak üretim maliyetini arttıracaktır ince parçaların işlendikten dökme malzeme kullanır. Buna sentez alternatif bir yöntem moleküler düzeyde sentezini kontrol eder ve istenen nano kurar "aşağıdan yukarıya" yaklaşımıdır. Bu durum, bu nano yapılı malzemelerin 1 nesil istenen öz-montaj, fonksiyonellik, pasiflik ve istikrarına bir kontrol önemli derecede kazandırır. Moleküler seviyede çalışarak, hibrid nanokompozitler aynı birleşik yapılarda olan her iki malzemenin fayda sağlayan oluşturulabiliryeniden.
Nano aşağıdan yukarıya strateji ile sentezlenir gibi yöntemler partikül büyüklüğü, şekli, doku, hidrofobiklik, porozite, ücret ve işlevsellik 2 kontrol istihdam edilmesi gerekir. Metal temel nanopartikül sentezi, başlangıç metal tuzu daha sonra diğer parçacık çekirdeklenmesinin doğrudan sıfır değerlikli parçacıkları üretmek için bir otokatalitik işlemde azalır. Bu kümeleme yol açar ve nihayet nanoparçacık üretimi 3. Oluşturulan nanopartiküllerin büyüklüğü kontrol çözeltiden çökmesini önlemek amacıyla, bu tür ligandlar, yüzey aktif maddeler, iyonik şarj ve büyük polimerler stabilize fazla yığılma 4-10 den nano-tanecikleri bloke etme yetenekleri açısından yararlanılmaktadır. Bu malzemeler nedeniyle büyük grupların varlığı veya sterik iğrenmeyle 3 boyunca, sterik engelleme yoluyla, ya da nanopartiküllerin van der Waals çekimi inhibe eder.
tçalışmaları, silan kullanılarak, çeşitli metal çekirdek nanopartiküllerin üretimi için, basit bir, tek kaplı bir sentetik strateji, N- (2-aminoetil) -3-aminosilanetriol (2-AST) (Şekil 1) sunulmuştur. Bu bileşik üzerinde ligandlar, nispeten yüksek bir etki ile, metal nano-tanecikleri, metal öncülleri azaltılması ve stabilize edebilmektedir. Bu üç silanol yarımları da çapraz bağlama yeteneğine sahip olan ve matris (Şekil 2) olan nanopartiküller ile emprenye organosilan polimerin birbirine ağı oluşturur. Suda mevcudiyetinde hidrolize çok silanlar, farklı olarak, bu bileşik, hidrofobisite amacıyla, stabilite, ve kontrol için yararlı olan su içinde stabilize edilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu yazıda bildirilen tuzlar o metalden test edildi ancak tuzlardır. Bunun bir sonucu olarak, bu reaksiyon, bir strateji metallerin tüm tuzlar, özellikle de altın çalışmak olduğu belirsizdir. bu tuzların su içinde çözünürlüğü, bu reaksiyon süresi, morfoloji ve verimi açısından reaksiyon sonuçlarını etkileyebilir. Tüm reaksiyonlar, silan önceden eritilmiş metal tuzu solüsyonuna ilave edildi.
Bu reaksiyonlar higroskopik veya 18 eriyip olabilir metal tuzla…
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 |
References
- Corriu, R. Organosilicon Chemistry and Nanoscience. J Organomet Chem. 686, 32-41 (2003).
- Chou, L. Y., Ming, K., Chan, W. Strategies for the intracellular delivery of nanoparticles. Chem. Soc. Rev. 40 (1), 233-245 (2011).
- Richards, R., Bönnemann, H. Synthetic Approaches to Metallic Nanomaterials. Nanofabrication towards Biomedical Applications. , 4-9 (2005).
- Bradley, J., Schmid, G. Chapter 6, Unit 6.2.2, The Chemistry of Transition Metal Colloids: Synthetic Methods for the Preparation of Colloidal Transition Metals. Clusters and Colloids. , 469-473 (1994).
- Paterer, A., et al. Investigation on the formation of copper zinc tin sulphide nanoparticles from metal salts and dodecanethiol. Mater. Chem. Phys. 149-150, 94-98 (2015).
- Yi, D. K., Lee, S. S., Ying, J. Y. Synthesis and Applications of Magnetic Nanocomposite Catalysts. Chem. Mater. 18, 2459-2461 (2006).
- Piepenbrock, M. M., Lloyd, G. O., Clarke, N., Steed, J. W. Metal- and Anion-Binding Supramolecular Gels. Chem. Rev. 110, 1960-2004 (2010).
- Wu, J. Preparation and Structural Characterization of Novel Nanohybrids by Cationic 3D Silica Nanoparticles Sandwiched between 2D Anionic Montmorillonite Clay through Electrostatic Attraction. J. Phys. Chem. C. 113 (30), 13036-13044 (2009).
- Spitalsky, Z. Carbon nanotube-polymer composites: Chemistry, Processing, Mechanical and Electrical Properties. Prog. Polym. Sci. 35, 357-401 (2010).
- Link, S., El-Sayed, M. A. Spectral Properties and Relaxation Dynamics of Surface Plasmon Electronic Oscillations in Gold and Silver Nanodots and Nanorods. J. Phys. Chem. B. 103 (40), 8410-8426 (1999).
- Fau, P., et al. Monitoring the Coordination of Amine Ligands on Silver Nanoparticles Using NMR and SERS. Langmuir. 31 (4), 1362-1367 (2015).
- Patil, H. B., Borse, S. V., Patil, D. R., Patil, U. K., Patil, H. M. Synthesis of silver nanoparticles by microbial method and their characterization. Arch. Phys. Res. 2 (3), 153-158 (2011).
- Ghosh, S., Sarma, N., Mandal, M., Kundu, S., Esumi, K., Pal, T. Evolution of gold nanoparticles in micelle by UV-irradiation: A conductometric study. Curr. Sci. 84 (6), 791-795 (2003).
- Paul, B., Bhuyan, B., Purkayastha, D. D., Dey, M., Dhar, S. S. Green synthesis of gold nanoparticles using Pogestemon benghalensis (B) O. Ktz leaf extract and studies of their photocatalytic activity in degradation of methylene. Mater. Lett. 148, 37-40 (2015).
- Chauhan, B. P. S., Rathore, S. Regioselective Synthesis of Multifunctional Hybrid Polysiloxanes Achieved by Pt-Nanocluster Catalysis. J. Am. Chem. Soc. 127, 5790-5791 (2005).
- Chauhan, B. P. S., Rathore, S., Bandoo, T. "Polysiloxane-Pd" Nanocomposites as Recyclable Chemoselective Hydrogenation Catalysts. J. Am. Chem. Soc. 126, 8493-8500 (2004).
- Chauhan, B. P. S., Rathore, S., Chauhan, M., Krawicz, A. Synthesis of Polysiloxane Stabilized Palladium Colloids and Evidence of Their Participation in Silaesterification Reactions. J. Am. Chem. Soc. 125, 2876-2877 (2003).
- Chauhan, B. P. S., Sardar, R., Tewari, P., Sharma, P. . , 23-25 (2003).
- Pouchert, C. J., Pouchert, C. .. J. Non-Aromatic Amines. The Aldrich Library of Infrared Spectra. , (1983).
- Arkles, B., et al. Infrared Analysis of Organosilicon Compounds: Spectra-Structure Correlations. Silicon Compounds Register and Review. , (1987).
- Corriu, R. J. P. Hypervalent Species of Silicon-structure and Reactivity. J. Organomet. Chem. 400, 81-106 (1990).
- . . Basic Instruction Manual: Hitachi HT7700 TEM. , 1-28 (2014).
- . . OMNIC User’s Guide Version 7.3: Thermo Electron Corporation. , 151-216 (2006).
