Här presenterar vi ett protokoll för in situ-syntes av guldnanopartiklar (AuNPs) inom mellanskiktet loppet av skiktade titanate filmer utan sammanläggning av AuNPs. Ingen spektral förändring observerades även efter 4 månader. Den syntetiserade materialet har väntat tillämpningar inom katalys, fotokatalys, och utvecklingen av kostnadseffektiva plasmoniska enheter.
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.
Olika ädelmetallnanopartiklar (MNP) uppvisar karakteristiska färger eller toner på grund av deras lokala ytplasmonresonans (LSPR) egenskaper; sålunda kan MNP användas i olika optiska och / eller fotokemiska applikationer 1-4. Nyligen kombinationer av metalloxidhalvledare (MOS) fotokatalysatorer, såsom titanoxid (TiO 2) och MNP, har undersökts grundligt som nya typer av fotokatalysatorer 5-14. Men i många fall, mycket små mängder av MNP existera på MOS ytan, eftersom de flesta MOS partiklar har ytareor relativt låga. Å andra sidan, skiktade metalloxidhalvledare (LMOSs) uppvisar fotokatalytiska egenskaper och har en stor ytarea, typiskt flera hundra kvadratmeter per enhets g av en LMO 15-17. Dessutom, olika LMOSs har interkala egenskaper (det vill säga, kan olika kemiska ämnen rymmas inom sina expanderbara och stora mellanskikts mellanslag) 15-20. Således, med en kombination av MNP och LMOSs, förväntas det att relativt stora mängder av MNP hybridiseras med halvledarfotokatalysatorer.
Vi har rapporterat den första in situ syntes av kopparnanopartiklar (CuNPs) 21 i mellanskiktet utrymme LMO (titan nanosheet, TNS 16-30) transparenta filmer genom mycket enkla steg. Men detaljerna i de syntetiska förfarandena och karakterisering av de andra ädla MNP och TNS hybrider har ännu inte rapporterats. Dessutom CuNPs inom TNS skikten lätt oxideras och avfärgades under omgivningsförhållanden 21. Som sådan har vi fokuserat på guldnanopartiklar (AuNPs), eftersom AuNPs används allmänt för olika optiska, fotokemiska, och katalytiska tillämpningar, och det förväntas att de kommer att vara relativt stabil mot oxidation 3-5,7,8,10-14 , 28,31,32. Här rapporterar vi syntesen av AuNPs inom mellanskiktet loppet av TNS och visa that2-ammoniumethanethiol (2-AET +; Figur 1 infälld) fungerar effektivt som ett skyddande reagens för AuNPs inom mellanskikt av TNS.
Detta manuskript ger ett detaljerat protokoll för in situ-syntes av guldnanopartiklar (AuNPs) inom mellanskiktet utrymmet av TNS filmer. Detta är den första rapporten av in situ syntes av AuNPs inom mellanskiktet utrymme TNS. Dessutom fann vi att 2-AET + fungerar som en effektiv skyddande reagens för AuNPs inom mellanskikt av TNS. Dessa metoder hybridiserade AuNPs och TNS transparenta filmer. TNS filmer med god optisk transparens 21 syntetiserades genom sintringsprocesser (s-T…
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. | ||