这项工作与海军研究办公室颁发的海军部奖励 N00014-20-1-2858 和 N00014-22-1-2654 有关。表征在一定程度上得到了美国国家科学基金会主要研究仪器计划2216240资助的支持。这项工作也得到了马萨诸塞大学洛厄尔分校和马萨诸塞联邦的部分支持。我们感谢马萨诸塞大学洛厄尔分校的核心研究设施。

研究中使用的设备和试剂列在 材料表中。
1. 枸橼酸盐封端金纳米颗粒种子的Turkevich合成方法
<ol><li>玻璃器皿的清洁<ol><li>使用王水（HNO3：HCl的1：3摩尔比）清洁玻璃器皿和搅拌棒。</li>
		<li>用超纯水冲洗至无异味，并使用前晾干。</li>
	</ol></li>
	<li>试剂溶液的制备<ol><li>使用分析天平测量 39.4 mg HAuCl4∙3H2O 到干净且标记的 20 mL 玻璃闪烁瓶中。要制备 10 mM 溶液，将 10 mL 超纯水微量移液器加入溶液中。</li>
		<li>使用分析天平测量 58.8 mg 柠檬酸三钠二水合物，放入干净且标记的 20 mL 玻璃闪烁瓶中。要制备 100 mM 溶液，请将 10 mL 超纯水微量移液器放入溶液中。</li>
		<li>在使用前对两种前体溶液进行超声处理 30 秒;目视确认已发生总试剂溶解。</li>
	</ol></li>
	<li>金种子的合成<ol><li>将干净的 25.4 mm 聚四氟乙烯 （PTFE） 搅拌棒放入干净的 250 mL 圆底烧瓶中。</li>
		<li>向烧瓶中加入 58.56 mL 超纯水。</li>
		<li>将该烧瓶移至120 V 250 mL加热罩上，置于搅拌板上。</li>
		<li>组装加热罩并将连接的加热控制器设置为 138 °C，以 640 rpm 的速度搅拌。</li>
		<li>将冷凝器连接到圆底烧瓶的顶部，将其固定在支架上，然后将水流过冷凝器。</li>
		<li>当水在100°C下沸腾并且反应处于回流状态时，通过短暂移除冷凝器，直接将1.2mL的10mM HAuCl4 移液到溶液中。</li>
		<li>让反应返回回流，然后分离冷凝器。</li>
		<li>在单次添加中一次快速注射 480 μL 100 mM 柠檬酸三钠溶液。 注：100 mM 柠檬酸三钠应通过单次进样快速加入，以确保一致的单分散颗粒形成。</li>
		<li>立即将冷凝器放回烧瓶上，让溶液回流 8 分钟。 注意：柠檬酸盐注射约2分钟后，应观察到可见的颜色变为深紫红色，最终颜色为勃艮第。</li>
		<li>8分钟后，从加热罩中取出圆底烧瓶，使其恢复到室温。</li>
	</ol></li>
</ol>2. Au-Sn双金属纳米粒子的合成
<ol><li>前驱体溶液的制备<ol><li>要制备 10 wt% 聚乙烯吡咯烷酮 （PVP） 溶液，请执行以下步骤：<ol><li>使用分析天平准确测量 0.1 g PVP，放入干净且标记的 20 mL 玻璃闪烁瓶中。</li>
			<li>微量移液器将 1 mL 超纯水放入小瓶中。超声处理 1 分钟以完全溶解。</li>
		</ol></li>
		<li>要制备 5 mM SnCl4 溶液，请按照以下步骤操作：<ol><li>使用微量移液管，将 7.5 mL 超纯水转移到干净的 20 mL 闪烁瓶中。</li>
			<li>使用微量移液管将 4.34 μL SnCl4 快速注入小瓶中，并旋转溶液直至完全溶解。 注意：SnCl4 溶液应在通风橱中处理，因为它具有腐蚀性、烟雾和在环境条件下的反应性，可能导致试剂分解。</li>
		</ol></li>
		<li>要制备 260 mM NaBH4 溶液，请按照以下步骤操作：<ol><li>使用分析天平准确测量 20 mg NaBH4 到干净且标记的 20 mL 玻璃闪烁瓶中。 注：NaBH4 溶液在注入样品之前立即制备。</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>双金属纳米粒子的形成<ol><li>将 6 mL 金种子和相应量的超纯水移液到带有 12.7 mm PTFE 搅拌棒的干净 20 mL 玻璃闪烁瓶中。 注：超纯水、PVP、SnCl4 和 NaBH4 的量取决于所制备的 %Au-Sn 溶液，可在 表 1 中找到。</li>
		<li>将小瓶放在搅拌板上，以 1,500 rpm 的速度开始搅拌。</li>
		<li>吸取适量的 10 wt% PVP 到反应瓶中。</li>
		<li>将相应量的 5 mM SnCl4 溶液加入反应瓶中。</li>
		<li>取出并盖紧反应瓶，放入60°C热水浴中10分钟。 注意：在此步骤中，搅拌棒可能会留在小瓶中。</li>
		<li>10分钟后，从热水浴中取出小瓶，打开盖子，然后以1,500rpm的速度将其放回搅拌板上。</li>
		<li>将 2.03 mL 超纯水加入含有固体 NaBH4 的小瓶中，盖紧盖子，摇匀直至溶解。</li>
		<li>立即将 260 mM NaBH4 溶液移液到反应瓶中，一次快速注射，并使其搅拌 30 秒。 注意：溶液的颜色从勃艮第变为黄橙色，并形成气泡。</li>
		<li>从搅拌板中取出反应瓶，松开盖子，并将其放入60°C热水浴中20分钟。</li>
		<li>20分钟后，将小瓶从热水浴中取出。</li>
		<li>从反应瓶中取出搅拌棒。</li>
		<li>在表征之前，让溶液冷却至室温。</li>
	</ol></li>
</ol>3. 等离子体双金属纳米粒子的光学表征
<ol><li>使用石英比色皿中的超纯水作为空白将仪器归零，并运行背景校正。</li>
	<li>将样品转移到路径长度为 1 cm 的干净石英比色皿中，以获得范围为 200-700 nm 的紫外-可见光谱。</li>
</ol>4. 等离子体双金属纳米粒子的结构表征
<ol><li>使用微量移液管将适量样品转移到 2.0 mL 微量离心管中，并在室温下以 5,510 x g 离心 8 分钟。</li>
	<li>8分钟后，使用移液管从管中取出上清液，而不干扰沉淀。颗粒留在管子的底部。</li>
	<li>向含有沉淀的试管中加入 1.50 mL 超纯水，涡旋重悬。</li>
	<li>再次以5,510× g 离心样品8分钟。</li>
	<li>完成后，除去大部分上清液，在每个试管中留下浓缩样品。应保留约 200 μL 浓缩颗粒胶体。</li>
	<li>使用移液器，将浓缩的样品转移到零背景硅支架上。</li>
	<li>将未覆盖的支架放入干燥器中完全干燥。</li>
	<li>干燥后，将样品放入 X 射线衍射仪中以收集数据。以波长为1.54 Å的Cu Kα 作为X射线源，在10°-90°的2θ范围内，扫描速率为1° min-1 。</li>
</ol>5. 等离子体双金属纳米粒子的成像
<ol><li>使用微量移液管将适量样品转移到 2.0 mL 微量离心管中，并以 5,510 x g 离心 8 分钟（室温下）。</li>
	<li>8分钟后，使用移液管从管中取出上清液，而不干扰沉淀。颗粒留在管子的底部。</li>
	<li>向含有沉淀的试管中加入 1.5 mL 超纯水，涡旋重悬。</li>
	<li>再次以5,510× g 离心样品8分钟。</li>
	<li>完成后，除去大部分上清液，并通过摇动样品手动搅拌管，直到沉淀均匀分散到剩余的上清液中。在每个试管中留下浓缩的样品。</li>
	<li>使用微量移液器，将 10 μL 浓缩样品移液到铜碳 B 型透射电子显微镜 （TEM） 网格上。</li>
	<li>将未覆盖的网格放入干燥器中约2小时晾干。 注：样品成像是使用具有 100 kV 加速电压的 TEM 进行的;使用 ImageJ 软件进行了多分散性和尺寸分析的附加分析。</li>
</ol>

等离子体金锡合金纳米颗粒的水合成

<ol>
	<li>Fonseca Guzman, M. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmon+manipulation+by+post-transition+metal+alloying.">Plasmon manipulation by post-transition metal alloying.</a> Matter. 6 (3), 1-17 (2023).</li><li>Branco, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+gold-tin+alloy+nanoparticles+with+tunable+plasmonic+properties.">Synthesis of gold-tin alloy nanoparticles with tunable plasmonic properties.</a> STAR Protoc. 4 (3), 102410 (2023).</li><li>Kelly, K. L., Coronado, E., Zhao, L. L., Schatz, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+optical+properties+of+metal+nanoparticles:+The+influence+of+size,+shape,+and+dielectric+environment.">The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment.</a> J Phys Chem B. 107 (3), 668-677 (2003).</li><li>Linic, S., Christopher, P., Xin, H., Marimuthu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+and+photocatalytic+transformations+on+metal+nanoparticles+with+targeted+geometric+and+plasmonic+properties.">Catalytic and photocatalytic transformations on metal nanoparticles with targeted geometric and plasmonic properties.</a> Acc Chem Res. 46 (8), 1890-1899 (2013).</li><li>Naldoni, A., Shalaev, V. M., Brongersma, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applying+plasmonics+to+a+sustainable+future.">Applying plasmonics to a sustainable future.</a> Science. 356 (6341), 908-909 (2017).</li><li>King, M. E., Fonseca Guzman, M. V., Ross, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Material+strategies+for+function+enhancement+in+plasmonic+architectures.">Material strategies for function enhancement in plasmonic architectures.</a> Nanoscale. 14 (3), 602-611 (2022).</li><li>Zhou, M., Li, C., Fang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noble-metal+based+random+alloy+and+intermetallic+nanocrystals:+Syntheses+and+applications.">Noble-metal based random alloy and intermetallic nanocrystals: Syntheses and applications.</a> Chem Rev. 121 (2), 736-795 (2020).</li><li>Cortie, M. B., McDonagh, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+optical+properties+of+hybrid+and+alloy+plasmonic+nanoparticles.">Synthesis and optical properties of hybrid and alloy plasmonic nanoparticles.</a> Chem Rev. 111 (6), 3713-3735 (2011).</li><li>Leitao, E. M., Jurca, T., Manners, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalysis+in+service+of+main+group+chemistry+offers+a+versatile+approach+to+p-block+molecules+and+materials.">Catalysis in service of main group chemistry offers a versatile approach to p-block molecules and materials.</a> Nat Chem. 5 (10), 817-829 (2013).</li><li>Melen, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frontiers+in+molecular+p-block+chemistry:+From+structure+to+reactivity.">Frontiers in molecular p-block chemistry: From structure to reactivity.</a> Science. 363 (6426), 479-484 (2019).</li><li>Turkevich, J., Stevenson, P. C., Hillier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+the+nucleation+and+growth+processes+in+the+synthesis+of+colloidal+gold.">A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold.</a> Farad Disc. 11, 55-75 (1951).</li></ol>

提交人声明没有竞争利益。

在这项研究中，使用Turkevich方法11制备了Au种子。关于该方法的程序局限性，有必要快速进行 480 μL 注射 100 mM 柠檬酸三钠。如果缓慢注入柠檬酸盐溶液，可能会形成具有大尺寸分布的多分散颗粒。此外，玻璃器皿的清洁度会显着影响金种子的质量和稠度。如果玻璃器皿在与王水一起使用之前没有很好地清洁，金种子就会聚集，如果紫色持续存在，可以目视观察到这一点。在表征?...

等离子体金属纳米粒子 1,2 在催化、光电子学、传感和可持续性方面具有应用，因为它们能够高效吸收光，将光集中到亚纳米体积中，并增强催化反应 3,4,5。只有少数金属表现出有效的局部表面等离子体共振（LSPRs）。其中，被广泛探索的金属之一是Au3。
金是一种被广泛研究的贵金属，以其与其他金属的稳定合金形成而闻名。然而，Au LSPR仅限于可见光和红外线，无法调谐到更高的能量6,7,8。同时，后过渡金属具有多种有趣的反应性和催化性，这与贵金属6,9,10不同。通过将金与后过渡金属合金化，LSPR可以向UV1的更高能量进行调整。该协议侧重于 Au-Sn 合金化。众所周知，Sn很容易与许多金属合金化，可以具有UV LSPRs，并且具有有趣的催化应用，例如通过二氧化碳还原形成甲酸6,7,8。Au 和 Sn 合金是通过化学还原和 Sn 扩散到晶种中来合成的。
该方法的主要目标是快速（即在几个小时内）合成水性金属纳米颗粒合金，并使用水化学在工作台上可重复地合成。最初，使用 Turkevich 方法11 制备 Au 晶种，然后进行基于晶种的扩散合成，这是形成无规合金纳米颗粒8 时的常用策略。值得注意的是，与其他需要更高温度、更高真空仪器或危险溶剂的方法 7,8 相比，Sn 的合金化在温和的环境中使用简单的设备需要相对较短的时间（~30 分钟）。该过程可以在温和的水性条件下进行，而无需繁重的环境控制。所得的Au-Sn合金具有一致的形貌、尺寸、形状和光学性能，可以通过控制Sn含量来控制。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Basix Microcentrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#02-682-004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cary 100 UV-visible Spectrophotometer</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>Cat#G9821A; RRID:SCR_019481</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cary WinUV</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td></td>
			<td>https://www.agilent.com/en/product/molecular-spectroscopy/uv-vis-uv-visnir-spectroscopy/uv-vis-uv-vis-nirsoftware/cary-winuv-softwar</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crystallography Open Database</td>
			<td>CrystalEye</td>
			<td>RRID: SCR_005874</td>
			<td>http://www.crystallography.net/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cu Carbon Type-B Grids 
			(200 mesh, 97 &#181;m grid holes)</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>Cat#01811</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Direct-Q 3 UV-R Water Purification System</td>
			<td>MilliporeSigma</td>
			<td>Cat#ZRQSVR300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Entris Analytical Balance</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#ENTRIS64I-1SUS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass round-bottom flask (250 mL)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#FB201250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass scintillation vials</td>
			<td>Wheaton</td>
			<td>Cat#986548</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid 
			(HCl, NF/FCC)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>CAS: 7647-01-0, 7732-18-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen tetrachloroaurate (III) trihydrate 
			(HAuCl4&#183;3H2O, 99.99%)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 16961-25-4</td>
			<td>kept in a desiccator for consistency of purity and stability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>National Institute of Health</td>
			<td>RRID: SCR_003070</td>
			<td>https://imagej.nih.gov/ij/download.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isotemp GPD 10 Hot Water Bath</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#FSGPD10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isotemp Hot Plate Stirrer</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#SP88857200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mili-Q Ultrapure Water 
			(18.2 M&#937;-cm)</td>
			<td>Water purification system</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miniflex X-Ray Diffractometer</td>
			<td>Rigaku</td>
			<td>RRID:SCR_020451</td>
			<td>https://www.rigaku.com/products/xrd/miniflex</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model 5418 Microcentrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>Cat#022620304</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid 
			(HNO3, Certified ACS Plus)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>CAS: 7697-37-2, 7732-18-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>On/Off Temperature Controller for Heating Mantle</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#11476289</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optifit Racked Pipette Tips (0.5-200 &#181;L)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#790200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optifit Racked Pipette Tips (10-1000 &#181;L)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#791000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Philips CM12 120 kV Transmission Electron Microscope</td>
			<td>Philips</td>
			<td>RRID:SCR_020411</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette Tups (1-10 mL)</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>Cat#1051-0000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(vinylpyrrolidone) 
			(PVP; molecular weight [MW] = 40,000)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 9003-39-8</td>
			<td>kept in a desiccator for consistency of purity and stability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Practum Precision Balance</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat# PRACTUM1102-1S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE Magnetic Stir Bar (12.7 mm)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#14-513-93</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE Magnetic Stir Bar (25.4 mm)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#14-513-94</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz Cuvette 
			(length &#215; width &#215; height: 10 mm &#215; 12.5 mm &#215; 45 mm)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#14-958-126</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Round Bottom Heating Mantle 120 V 250 mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#11-476-004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SmartLab Studio II</td>
			<td>Rigaku</td>
			<td></td>
			<td>https://www.rigaku.com/products/xrd/studio</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium borohydride 
			(NaBH4, 97+%)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 16940-66-2</td>
			<td>kept in a desiccator for consistency of purity and stability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SureOne Pipette Tips (0.1-10 &#181;L)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Cat#02-707-437</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P10)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P1000)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P10000)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P20)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tacta Mechanical Pipette (P200)</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>Cat#LH-729060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tin (IV) chloride 
			(SnCl4, 99.99%)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 7646-78-8</td>
			<td>kept in the fume hood and sealed with Parafilm between uses to avoid exposure to ambient conditions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trisodium citrate dihydrate 
			(C6H5Na3O7&#183;2H2O, 99%)</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>CAS: 6132-04-3</td>
			<td>kept in a desiccator for consistency of purity and stability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zero-Background Si Sample Holder</td>
			<td>Rigaku</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

aqueous synthesis of plasmonic gold-tin alloy nanoparticles

该协议描述了Au纳米颗粒种子的合成以及随后形成的Au-Sn双金属纳米颗粒。这些纳米颗粒在催化、光电子学、成像和药物输送方面具有潜在的应用。以前，生产合金纳米颗粒的方法非常耗时，需要复杂的反应条件，并且可能产生不一致的结果。概述的协议首先描述了使用Turkevich方法合成约13nm Au纳米颗粒种子。该协议接下来描述了Sn的还原及其掺入Au种子中以生成Au-Sn合金纳米颗粒。描述了这些纳米颗粒的光学和结构表征。从光学角度来看，使用紫外-可见光谱法可以明显地看到突出的局部表面等离子体共振（LSPRs）。在结构上，粉末 X 射线衍射 （XRD） 反射所有小于 20 nm 的颗粒，并显示 Au、Sn 和多个 Au-Sn 金属间相的图案。通过透射电子显微镜（TEM）成像获得球形貌和尺寸分布。透射电镜显示，在Sn掺入后，纳米颗粒的直径增长到约15 nm。

Plasmonic metal nanoparticles1,2 have applications in catalysis, optoelectronics, sensing, and sustainability due to their ability to absorb light with great efficiency, concentrate light into sub-nanometer volumes, and enhance catalytic reactions3,4,5. Only a few metals display efficient localized surface plasmon resonances (LSPRs). Among them, one of the widely explored metals is Au3.
Au is an extensively studied noble metal known for its stable alloy formation with other metals. However, the Au LSPR is limited to the visible and infrared and cannot be tuned to higher energies6,7,8. Meanwhile, post-transition metals have a variety of interesting reactive and catalytic properties distinct from the noble metals6,9,10.&#160;By alloying Au with post-transition metals, the LSPR can be tuned toward higher energies toward the UV1.&#160;This protocol focuses on Au-Sn alloying. Sn is known to alloy readily with many metals, can have UV LSPRs, and has interesting catalytic applications, such as formic acid formation via carbon dioxide reduction6,7,8. Au and Sn alloys were synthesized using a seeded process through chemical reduction and diffusion of Sn into the seeds.
The primary goal of this method is to synthesize aqueous metal nanoparticle alloys quickly (i.e.,&#160;in a few hours) and reproducibly at the benchtop using aqueous chemistry. Initially, Au seeds are prepared using the Turkevich method11, followed by seed-based diffusion synthesis, a common strategy when forming random alloy nanoparticles8. Notably, alloying of Sn requires a relatively short time (~30 min) in a mild environment with simple equipment compared to other methods7,8 that require higher temperature, higher vacuum instrumentation, or hazardous solvents. This process can be performed in mild, aqueous conditions without the need for burdensome environmental controls.&#160;The resulting Au-Sn alloys have consistent morphology, size, shape, and optical properties that can be controlled by manipulating the Sn content.

作者聚焦：设计可持续的纳米材料以促进合成和元素混合

Our research focus is on designing and creating new kinds of nanomaterials that incorporate a wide variety of elements that impact major challenges in sustainability and in energy. A primary focus of this is understanding how to mix elements with distinct properties across the periodic table. Most syntheses for alloy metal nanoparticles require high temperatures, organic solvents, and we remove oxygen.Our synthesis works in mild conditions, in water, and on the bench top with mild heating. Our future research will focus on exploring the generalizability of this strategy to incorporate multiple elements into alloy nanoparticles while also controlling their size and their shape. These are crucial for unlocking new properties.

图1 显示了Au种子和Au-Sn合金纳米颗粒的代表性结果。按照金种子合成方案，在517 nm附近观察到一个明显的不对称吸收峰，消光最大值约为0.7，对应于LSPR。峰值蓝色随着 Sn 的加入而移动，与样品中明显的光学颜色变化相关，从勃艮第色到橙色再到棕褐色。随着 Sn 添加百分比的增加，观察到峰的进一步蓝移和加宽。如果添加 10%、20%、30% 和 40% Sn，预期的 LSPR 最大值约为 514 nm、...

Read this Scientific Article Protocol about Author Spotlight: Designing Sustainable Nanomaterials for Advancing Synthesis and Element Mixing at JoVE.com

在这里，使用 Turkevich 方法描述了金 （Au） 种子的合成。然后，这些种子用于合成具有可调等离子体特性的金锡合金（Au-Sn）纳米颗粒。

This protocol describes the synthesis of Au nanoparticle seeds and the subsequent formation of Au-Sn bimetallic nanoparticles. These nanoparticles have ...

我们的研究重点是设计和创造新型纳米材料，这些纳米材料结合了影响可持续性和能源方面重大挑战的各种元素。这项工作的一个主要重点是了解如何在元素周期表中混合具有不同属性的元素。大多数合金金属纳米颗粒的合成都需要高温、有机溶剂，并且我们需要去除氧气。我们的合成产品在温和的条件下，在水中，并在温和的加热下在工作台上工作。我们未来的研究将侧重于探索这种策略的普遍性，将多种元素整合到合金纳米颗粒中，同时控制它们的大小和形状。这些对于解锁新属性至关重要。

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Research

JoVE Journal

Chemistry

Aqueous Synthesis of Plasmonic Gold-Tin Alloy Nanoparticles

429 次观看.  University of Massachusetts Lowell. 我们的研究重点是设计和创造新型纳米材料，这些纳米材料结合了影响可持续性和能源方面重大挑战的各种元素。这项工作的一个主要重点是了解如何在元素周期表中混合具有不同属性的元素。大多数合金金属纳米颗粒的合成都需要高温、有机溶剂，并且我们需要去除氧气。我们的合成产品在温和的条件下，在水中，并在温和的加热下在工作台上工作。我们未来的研究?...

视频: 作者聚焦：设计可持续的纳米材料以促进合成和元素混合

This protocol describes the synthesis of Au nanoparticle seeds and the subsequent formation of Au-Sn bimetallic nanoparticles. These nanoparticles have potential applications in catalysis, optoelectronics, imaging, and drug delivery. Previously, methods for producing alloy nanoparticles have been time-consuming, require complex reaction conditions, and can have inconsistent results. The outlined protocol first describes the synthesis of approximately 13 nm Au nanoparticle seeds using the Turkevich method. The protocol next describes the reduction of Sn and its incorporation into the Au seeds to generate Au-Sn alloy nanoparticles. The optical and structural characterization of these nanoparticles is described. Optically, prominent localized surface plasmon resonances (LSPRs) are apparent using UV-visible spectroscopy. Structurally, powder X-ray diffraction (XRD) reflects all particles to be less than 20 nm and shows patterns for Au, Sn, and multiple Au-Sn intermetallic phases. Spherical morphology and size distribution are obtained from transmission electron microscopy (TEM) imaging. TEM reveals that after Sn incorporation, the nanoparticles grow to approximately 15 nm in diameter.

Here, the synthesis of gold (Au) seeds is described using the Turkevich method. These seeds are then used to synthesize gold-tin alloy (Au-Sn) nanoparticles with tunable plasmonic properties.