Plasmonic Nanoparticle का उपयोग ग्राफीन ऑक्साइड का दृश्य प्रकाश प्रेरित कमी
Summary
दृश्य प्रकाश और plasmonic nanoparticle का उपयोग कम है graphene ऑक्साइड की तैयारी के लिए एक साधारण प्रोटोकॉल में वर्णित है।
Abstract
वर्तमान कार्य plasmonic नैनोकणों के साथ दृश्य प्रकाश विकिरण का उपयोग कर आरटी पर कम किया है graphene ऑक्साइड (आर-जाओ) समाधान का उत्पादन करने के लिए सरल, रसायन मुक्त, तेज, और ऊर्जा कुशल विधि दर्शाता है। plasmonic nanoparticle GO की कमी दक्षता में सुधार करने के लिए प्रयोग किया जाता है। यह केवल XE-दीपक के साथ समाधान रोशन द्वारा आरटी पर 30 मिनट लगते हैं, आर जाओ समाधान पूरी तरह से सरल centrifugation कदम के माध्यम से सोने के नैनोकणों को हटाने के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। अन्य nanostructures की तुलना में गोलाकार सोने के नैनोकणों (AuNPs) आर-GO तैयारी के लिए सबसे उपयुक्त plasmonic nanostructure है। कम हो graphene के ऑक्साइड दृश्य प्रकाश का उपयोग कर तैयार है और AuNPs रासायनिक ऐसे यूवी विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, पाउडर XRD और XPS के रूप में विभिन्न विश्लेषणात्मक तकनीकों के द्वारा समर्थित किया गया था, जो है graphene ऑक्साइड, कम के रूप में समान रूप से गुणात्मक था। दृश्य प्रकाश के साथ तैयार कम किया है graphene ऑक्साइड स्त्राव से अधिक उत्कृष्ट शमन गुण से पता चलता हैescent अणुओं ssDNA और लक्ष्य डीएनए का पता लगाने के लिए उत्कृष्ट प्रतिदीप्ति वसूली पर संशोधित। पुनर्नवीनीकरण AuNPs द्वारा तैयार-जाना आर रासायनिक कम कर आर-जाने के साथ ही गुणवत्ता का होना पाया जाता है। plasmonic nanoparticle साथ दृश्य प्रकाश के उपयोग के आर-जाओ संश्लेषण के लिए अच्छा विकल्प विधि दर्शाता है।
Introduction
पहली बार विकसित स्कॉच टेप आधारित पद्धति 1 और रासायनिक वाष्प जमाव 2 एक ग्राफीन की प्राचीन राज्य का उत्पादन करने के लिए उत्कृष्ट तरीकों थे, लेकिन व्यापक क्षेत्र के साथ सतह पर बड़े पैमाने पर graphene के संश्लेषण या graphene परत गठन के एक प्रमुख सीमा के रूप में माना गया है पिछले विधियों। गीला-रासायनिक सिंथेटिक पहले पत्रक जाओ उत्पादन करने के लिए इस तरह के sonication के रूप में मजबूत oxidants, व्यापक भौतिक उपचार के साथ प्रतिक्रियाओं की आवश्यकता है जो विधि, और ऑक्सीजन कार्यक्षमताओं इस तरह के अंत में कमी होगी बड़े पैमाने पर आर-जाओ संश्लेषण के लिए संभव समाधान के 3 में से एक के रूप में जाने में हाइड्रोक्सी, epoxide और कार्बोनिल समूह अपने मूल भौतिक गुणों ठीक करने के क्रम में आवश्यक है। ज्यादातर 4, जाओ की कमी (hydrazine या उसके डेरिवेटिव 5 या थर्मल उपचार विधि द्वारा प्रयोग रासायनिक विधि के साथ या तो 550-1,100 ° बाहर किया गया था एक निष्क्रिय या कम करने के वातावरण में सी)। 6
jove_content "> इन प्रक्रियाओं जहरीले रसायनों, आर जाओ संश्लेषण के लिए कुल ऊर्जा मांग में वृद्धि हुई है, जो लंबे समय से प्रतिक्रिया समय और उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। 7 ऐसे यूवी प्रेरित, 8 फोटो थर्मल प्रक्रिया के रूप में तस्वीर-irradiating कमी प्रक्रियाओं एक स्पंदित क्सीनन का उपयोग करते समय फ्लैश, 9 स्पंदित लेजर 10 और फोटो थर्मल 11 भी तैयार करने के लिए सूचित किया गया है कैमरे के फ्लैश लाइट के साथ हीटिंग सहायता प्रदान की आर-GO। सामान्य में, तस्वीर प्रेरित तरीकों में से कम रूपांतरण दक्षता यूवी या स्पंदित के उपयोग के लिए प्रचार उच्च फोटान ऊर्जा वितरित कर सकते हैं कि लेजर विकिरण। दृश्यमान प्रकाश की कम फोटान ऊर्जा इसके उपयोग और नहीं आर-जाओ संश्लेषण के लिए ज्यादा आकर्षित सीमा। plasmonic नैनोकणों के उत्कृष्ट प्रकाश अवशोषण गुण दिखाई और / या NIR क्षेत्रों में काफी वर्तमान कमियां सुधार कर सकते हैं आर-जाओ संश्लेषण के लिए दृश्य प्रकाश के उपयोग की। 12,13 हल्के प्रतिक्रिया की स्थिति, लघु प्रतिक्रिया समय और विषाक्त चौधरी के सीमित उपयोगemicals एक उपयोगी वैकल्पिक पद्धति के रूप में जाने के photocatalytic कमी सहायता प्रदान दृश्य प्रकाश प्रेरित plasmon कर सकता है।वर्तमान विधि में, हम plasmonic नैनोकणों और दृश्य प्रकाश का उपयोग कर कुशल और सरल आर-GO कृत्रिम विधि का वर्णन है। प्रतिक्रिया प्रगति ऐसे गोलाकार सोने के नैनोकणों (AuNPs), सोना nanorods (AuNRs), और सोना nanostars (AuNSs) के रूप में plasmonic नैनोकणों के ढांचे पर निर्भर होना पाया गया। AuNPs का उपयोग जाओ का सबसे कारगर कमी देखी गई और नैनोकणों दोहराया उपयोग (चित्रा 1) के लिए आसानी से हटाने योग्य और recyclable हैं। आर-जाना दृश्य प्रकाश का उपयोग कर संश्लेषित और AuNPs के साथ तुलना में लगभग बराबर गुणवत्ता दिखाया आर-GO विभिन्न विश्लेषणात्मक माप और प्रतिदीप्ति शमन / वसूली आधारित डीएनए पहचान पद्धति के उपयोग के द्वारा प्रदर्शन के रूप में अच्छी तरह से जाना जाता है रासायनिक विधि (hydrazine) द्वारा तैयार की।
Protocol
Representative Results
Discussion
सोने के नैनोकणों (AuNPs, AuNSs और AuNRs) के साथ 30 मिनट के लिए जाओ समाधान पर प्रकाश दिखाई विकिरण काले रंग (चित्रा 1) के प्रकाश पीले रंग से तेजी से रंग परिवर्तन दिखाया। उच्च उपज में अत्यधिक शुद्ध आर-GO उत्पाद प्राप?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम में कोरिया (2013R1A1A1061387) के नेशनल रिसर्च फाउंडेशन और केयू-केआईएसटी रिसर्च फंड द्वारा समर्थित किया गया।
Materials
| Cy3 modifeid ssDNA | IDT(Iowa, USA) | HPLC purified by IDT | |
| Gold nanoparticles (30 nm) | Ted Pella, Inc(Redding, CA, USA). | 15706-20 | colloidal solution |
| 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethane sulfonic acid (HEPES) (99.5%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7365-45-9 | |
| Gold(III)Chloride Hydrate (99.999%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 27988-77-8 | strongly hygroscopic |
| Sodium Borohydride (99.99%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 16940-66-2 | |
| Hexadecyltrimethylammonium bromide (≥99%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 57-09-0 | |
| L-Ascorbic Acid(≥99.0%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 50-81-7 | |
| Sodium Chloride (99.5%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7647-14-5 | |
| Silver Nitrate (≥99.0%) | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7761-88-8 | |
| Graphite | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7782-42-5 | |
| Sulfuric acid | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7664-93-9 | |
| Phophoric acid | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7664-38-2 | |
| Potassium permanganate | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 7722-64-7 | |
| Hydrogen peroxide | JUNSEI | 23150-0350 | |
| Ammonium hydroxide | Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) | 1336-21-6 | |
| Xe-lamp | Cermax, Waltham, USA | ||
| NIR Laser | Class-IV, Sanctity Laser, Shanghai, China | 6W (output power) | |
| UV-Vis spectrophotometer | S-3100, SINCO, South Korea | ||
| Transmission Electron Microscopy | H-7650, Hitachi, Japan | ||
| Spectro Fluorometer | Jasco FP-6500, Tokyo, Japan | ||
| X-ray Photoelectron Spectrometer | AXIS–NOVA, KRATOS Inc., UK |
Referências
- Novoselov, K. S., et al. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science. 306 (5696), 666-669 (2004).
- Obraztsov, A. N. Chemical Vapour Deposition Making Graphene on a Large Scale. Nat Nanotechnol. 4 (4), 212-213 (2009).
- Choi, W., Lahiri, I., Seelaboyina, R., Kang, Y. S. Synthesis of Graphene and Its Applications A Review. Crit Rev Solid State Mater Sci. 35 (1), 52-71 (2010).
- Zhou, Y., et al. Microstructuring of Graphene Oxide Nanosheets Using Direct Laser Writing. Adv Mater. 22 (1), 67-71 (2010).
- Stankovich, S., et al. Graphene Based Composite Materials. Nature. 442 (7100), 282-286 (2006).
- Becerril, H. A., et al. Evaluation of Solution-Processed Reduced Graphene Oxide Films as Transparent Conductors. ACS Nano. 2 (3), 463-470 (2008).
- Wang, X., Zhi, L., Müllen, K. Transparent Conductive Graphene Electrodes for Dye Sensitized Solar Cells. Nano Lett. 8 (1), 323-327 (2007).
- Sungjin, P., Ruoff, R. S. Chemical Methods for the Production of Graphenes. Nat Nanotechnol. 4 (4), 217-224 (2009).
- Akhavan, O., Ghaderi, E. Photocatalytic Reduction of Graphene Oxide Nanosheets on TiO2 Thin Film for Photoinactivation of Bacteria in Solar Light Irradiation. J Phys Chem C. 113 (47), 20214-20220 (2009).
- Huang, L., et al. Pulsed Laser Assisted Reduction of Graphene Oxide. Carbon. 49 (7), 2431-2436 (2011).
- Cote, L. J., Cruz-Silva, R., Huang, J. Flash Reduction and Patterning of Graphite Oxide and Its Polymer. Composite. J. Am. Chem. Soc. 131 (31), 11027-11032 (2009).
- Wu, T., et al. Surface plasmon resonance-induced visible light photocatalytic reduction of graphene oxide: Using Ag nanoparticles as a plasmonic photocatalyst. Nanoscale. 3 (5), 2142-2144 (2011).
- Kumar, D., Kaur, S., Lim, D. K., et al. Plasmon-assisted and visible-light induced graphene oxide reduction and efficient fluorescence quenching. Chem. Commun. 50 (88), 13481-13484 (2014).
- Gilje, S., et al. Photothermal Deoxygenation of Graphene Oxide for Patterning and Distributed Ignition Applications. Adv. Mater. 22 (3), 419-423 (2010).
- Cote, L. J., Kim, F., Huang, J. Langmuir−Blodgett Assembly of Graphite Oxide Single Layers. J. Am. Chem. Soc. 131 (3), 1043-1049 (2008).
- Ming, T., et al. Experimental Evidence of Plasmophores: Plasmon-Directed Polarized Emission from Gold Nanorod–Fluorophore Hybrid Nanostructures. Nano Lett. 11 (6), 2296-2303 (2011).
- Xie, J., Lee, J. Y., Seedless Wang, D. I. C. Surfactantless, High-Yield Synthesis of Branched Gold Nanocrystals in HEPES Buffer Solution. Chem. Mater. 19 (11), 2823-2830 (2007).
- Ferrari, A. C., Robertson, J. Resonant Raman spectroscopy of disordered, amorphous, and diamond like carbon. Phys. Rev. B. 64 (7), 075414-1-075414-13 (2000).
- Tian, J., et al. One–pot green hydrothermal synthesis of CuO–Cu2O–Cu nanorod–decorated reduced graphene oxide composites and their application in photocurrent generation. Catal. Sci. Technol. 2 (11), 2227-2230 (2012).
- Liu, S., Tian, J., Wang, L., Sun, X. A method for the production of reduced graphene oxide using benzylamine as a reducing and stabilizing agent and its subsequent decoration with Ag nanoparticles for enzymeless hydrogen peroxide detection. CARBON. 49 (10), 3158-3164 (2011).
- Tian, J., et al. Environmentally Friendly, One–Pot Synthesis of Ag Nanoparticle Decorated Reduced Graphene Oxide Composites and Their Application to Photocurrent Generation. Inorg. Chem. 51 (8), 4742-4746 (2012).
- Tian, J., et al. Three–Dimensional Porous Supramolecular Architecture from Ultrathin gC3N4 Nanosheets and Reduced Graphene Oxide: Solution Self-Assembly Construction and Application as a Highly Efficient Metal–Free Electrocatalyst for Oxygen Reduction Reaction. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (2), 1011-1017 (2014).
- Liu, S., et al. Stable Aqueous Dispersion of Graphene Nanosheets: Noncovalent Functionalization by a Polymeric Reducing Agent and Their Subsequent Decoration with Ag Nanoparticles for Enzymeless Hydrogen Peroxide Detection. Macromolecules. 43 (23), 10078-10083 (2010).
- Li, H., et al. Photocatalytic synthesis of highly dispersed Pd nanoparticles on reduced graphene oxide and their application in methanol electro–oxidation. Catal. Sci. Technol. 2 (6), 1153-1156 (2012).
