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공학

बहुस्तरीय Titanate पारदर्शी फिल्मों के interlayer अंतरिक्ष में एकत्रीकरण के बिना सोने के नैनोकणों सीटू संश्लेषण में

Published: January 17, 2017
doi:
10.3791/55169
, , , , ,
1Department of Material Science and Technology, Faculty of Engineering,Niigata University

Summary

यहाँ, हम बगल में AuNPs के एकत्रीकरण के बिना सोने के नैनोकणों (AuNPs) बहुस्तरीय titanate फिल्मों के interlayer अंतरिक्ष के भीतर के संश्लेषण के लिए एक प्रोटोकॉल उपस्थित थे। कोई वर्णक्रमीय परिवर्तन 4 महीने बाद भी मनाया गया। संश्लेषित सामग्री कटैलिसीस, फोटो कटैलिसीस, और लागत प्रभावी plasmonic उपकरणों के विकास में आवेदन की उम्मीद की है।

Abstract

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.

Introduction

विभिन्न महान धातु नैनोकणों (MNPS) अपने स्थानीय सतह plasmon अनुनाद (LSPR) गुणों के कारण विशेषता रंग या टन दिखा रहे हैं; इस प्रकार, MNPS विभिन्न ऑप्टिकल और / या रासायनिक अनुप्रयोगों 1-4 में इस्तेमाल किया जा सकता है। हाल ही में, धातु ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (राज्यमंत्री) टाइटेनियम ऑक्साइड (2 Tio) और MNPS रूप photocatalysts, के संयोजन अच्छी तरह से photocatalysts 5-14 के नए प्रकार के रूप में जांच की गई है। हालांकि, कई मामलों में, MNPS की बहुत थोड़ी मात्रा राज्यमंत्री सतह पर मौजूद हैं, क्योंकि ज्यादातर राज्यमंत्री कणों अपेक्षाकृत कम सतह क्षेत्रों की है। दूसरी ओर, बहुस्तरीय धातु ऑक्साइड अर्धचालक (LMOSs) photocatalytic गुणों का प्रदर्शन और एक बड़े सतह क्षेत्र, एक LMOs 15-17 की इकाई ग्राम प्रति आम तौर पर कई सौ वर्ग मीटर है। इसके अलावा, विभिन्न LMOSs मध्यनिवेश गुण (यानी, विभिन्न रासायनिक प्रजातियों उनके विस्तार योग्य और बड़े interlayer रिक्त स्थान के भीतर समायोजित किया जा सकता है) 15-20 है। इस प्रकार, MNPS और LMOSs के संयोजन के साथ, यह उम्मीद है कि MNPS की अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा अर्धचालक photocatalysts के साथ संकरित हैं।

(; टीएनएस 16-30 टाइटेनिया nanosheet) बहुत ही सरल कदम के माध्यम से पारदर्शी फिल्मों हम तांबा नैनोकणों (CuNPs) LMOs के interlayer अंतरिक्ष के भीतर 21 के सीटू संश्लेषण में पहले से सूचित किया है। हालांकि, सिंथेटिक प्रक्रियाओं के विवरण और अन्य महान MNPS और टीएनएस संकर के लक्षण वर्णन अभी तक रिपोर्ट नहीं की है। इसके अलावा, टीएनएस परतों के भीतर CuNPs आसानी से ऑक्सीकरण और परिवेश की स्थिति 21 के तहत decolorized थे। जैसे, हम, सोने के नैनोकणों (AuNPs) पर ध्यान केंद्रित क्योंकि AuNPs व्यापक रूप से विभिन्न ऑप्टिकल, प्रकाश रासायनिक, और उत्प्रेरक अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं, और यह आशा की जाती है कि वे ऑक्सीकरण 3-5,7,8,10-14 के खिलाफ अपेक्षाकृत स्थिर हो जाएगा , 28,31,32। यहाँ, हम टीएनएस और शो Tha के interlayer अंतरिक्ष के भीतर AuNPs के संश्लेषण की रिपोर्टटी 2-ammoniumethanethiol (2-AET +, चित्रा 1 इनसेट) टीएनएस के interlayer के भीतर AuNPs के लिए एक सुरक्षात्मक अभिकर्मक के रूप में प्रभावी ढंग से काम करता है।

Protocol

सावधानी: हमेशा जब रसायन और समाधान के साथ काम सावधानी बरतें। उचित सुरक्षा प्रथाओं का पालन करें और हर समय दस्ताने, चश्मा, और एक प्रयोगशाला कोट पहनते हैं। जागरूक रहें nanomaterials अतिरिक्त खतरों हो सकता है कि उनके थोक सम?…

Representative Results

अग्रदूत फिल्मों के दो प्रकार (, यानी साथ और सुरक्षात्मक अभिकर्मक (2-AET +) टीएनएस के interlayer के भीतर बिना) इस अध्ययन में इस्तेमाल किया गया। (मिथाइल viologen; एमवी 2 +) के 2-AET +, 1,1'-डाइमिथाइल-4,4'-bip…

Discussion

यह पांडुलिपि सोने के नैनोकणों (AuNPs) टीएनएस फिल्मों के interlayer अंतरिक्ष के भीतर के बगल में संश्लेषण के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रदान करता है। इस टीएनएस के interlayer अंतरिक्ष के भीतर AuNPs के बगल में संश्लेषण …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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).

Materials

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.
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Sasaki, K., Matsubara, K., Kawamura, S., Saito, K., Yagi, M., Yui, T. In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films. J. Vis. Exp. (119), e55169, doi:10.3791/55169 (2017).
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