Diese Arbeit wurde von der I-CORE Programms der Planung und Budgetierung Ausschuss und der Israel Science Foundation (Grant No 152/11) unterstützt. Wir danken der Schulich Fakultät für Chemie und des Technion - Israel Institute of Technology für die Renovierung Labor und Startup-Paket. Wir danken auch der Royal Society of Chemistry für die Erlaubnis, in Materialien aus http://dx.doi.org/10.1039/C4TA06164K für die Verwendung in dieser Handschrift anzupassen. Dr. Kalisman dank der Schulich Postdoc-Stipendium für ihre Unterstützung. Wir danken Dr. Yaron Kauffmann für seine Unterstützung bei der HR-TEM und HAADF sowie Dr. Kamira Weinfeld für ihre Unterstützung bei der XPS Charakterisierung.

1. Synthese von Quantenpunkten 21 <ol><li> Herstellung von TOP: Se Precursor <ol><li> Kombinieren von 58 mg Se-Pulver mit 0,360 g Tri-n-octylphosphin (TOP) in einer Phiole mit einem Septum. </li><li> Beschallen die TOP: Se Mischung, bis sie ohne Feststoffe klar. </li></ol></li><li> Synthese von CdSe <ol><li> Kombinieren 3,0 g Trioctylphosphinoxid (TOPO), 280 mg n-Octadecylphosphonsäure (ODPA) und 60 mg CdO mit einem 3 mm x 8 mm Zylinder Rührstab in einem 25 ml-3-Hals-Rundkolben, der mit einem Thermoelement ausgestattet (eingesetzt in eine individuelle Glas-Adapter), einem Rückflusskühler mit einem T-Stück (Mitte Hals) und einer Gummimembran. Montieren Sie alle Glas-Glasverbindungen mit Hochtemperatur-Vakuumfett. Das T-Stück in ein Schlenkleitung an einem Ende, die zwischen einem sauberen Inertgas und Vakuum umgeschaltet werden kann, während das andere Ende an eine Waschflasche verbindet. Achtung: CDO ist sehr giftig und sollte in einem geschlossenen env zu den Rundkolben eingewogen und hinzugefügt werdenironment wie beispielsweise ein Handschuhfach. </li><li> Setzen Sie den Rundkolben Vorrichtung in einem Heizmantel und spülen mit Inertgas. </li><li> Erhitzen Sie die Feststoffe in den Rundkolben bis 150 ° C, um sicherzustellen, kräftigem Rühren zu beginnen, sobald die Verbindungen schmelzen (etwa 60-80 ° C). Um auf 100 ° C Überschreitung der Solltemperatur, Hitze zu vermeiden und dann 150 ° C, wenn die Aufheizgeschwindigkeit verlangsamt oder stabilisiert. </li><li> unter Vakuum entgast die Mischung (bei 150 ° C) für eine Stunde bei mindestens 1, während immer noch gerührt wurde. Sicherstellen, dass die T-Verbindung nicht offen für die Waschflasche ist oder das Öl wird in den Kolben und Schlenk Leitung gesaugt. Wenn von Gas auf Vakuum bewegen vorsichtig sein, langsam, um den Übergang über einen rollierenden Kochen zu vermeiden. </li><li> Füllen Sie den Kolben mit Inertgas (und weiter Gas über die Probe fließen) und erhöhen die Temperatur auf 350 ° C. Die Lösung sollte sich klar, wie es heizt, und überschüssige Feststoffe an der Kolbenwand kann durch sorgfältige Verwirbelung der Kolben aufgefangen werden. </li&gt; <li> Injizieren 1,5 g TOP in den Kolben durch das Septum. Lassen Sie die Temperatur der Lösung, bevor Sie fortfahren zu stabilisieren. Hinweis: Versuchen Sie, die Menge an Luft / Feuchtigkeit, indem die Oberseite in einer Scheidewände Fläschchen unter Schutzgasatmosphäre eingespritzt zu minimieren, und es so schnell wie möglich zu injizieren. </li><li> Spritzen Sie alle von der TOP: Se Mischung (hergestellt in Abschnitt 1.1) in den Kolben durch das Septum, eine große Nadel mit dem TOP zu injizieren: Se so schnell und gleichmäßig wie möglich. </li><li> Lassen Sie die Reaktion für die gewünschte Zeit ablaufen, und entfernen Heizmantel. <ol><li> Bei sehr kleinen Samen vom Herd nehmen nur vor der Injektion. Für größere Samen sofort die Flasche vom Herd nehmen nach der Injektion TOP: Se oder nach 3 min warten auf. Längere Wartezeit in größeren Samen führen. </li></ol></li><li> Lassen Sie die Reaktion auf etwa 100 ° C abkühlen und etwa 5 ml entgastes Toluol injizieren. Die Lösung wird in ein Glasfläschchen unter einer inerten Atmosphäre für die Reinigung. Neinte: Um diesen Prozess zu 10 ml Toluol vereinfachen kann in einem 20 ml-Fläschchen mit einem Septum unter konstanter Inertgasstrom platziert werden. Verwenden Sie etwa die Hälfte dieser Toluol in den Kühlmischung zu injizieren, und dann übertragen Sie die abgekühlte Gemisch wieder in dieses Fläschchen. </li><li> Reinigung von Saatgut <ol><li> Setzen Sie die Lösung in einem 50 ml Zentrifugenröhrchen. </li><li> Hinzufügen Methanol (etwa 5 ml), um die Samen aus dem Toluol-Gemisch auszufällen. </li><li> Zentrifuge bei 3.400 xg für 5 min. </li><li> Dekantieren klare Überstand und wieder aufzulösen des Pellets in Toluol (10.5 ml). </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 1.2.10.2 durch 1.2.10.4 mindestens drei Mal insgesamt. </li></ol></li><li> Verdünnte Ein kleines Aliquot der Samen in Toluol, um ultraviolettes und sichtbares (UV-Vis) Absorption zwischen 350-800 nm zu messen. Mithilfe der Peaks der Konzentration und Größe der CdSe Samen zu bestimmen, wie in der Literatur 22 beschrieben. </li></ol></li></ol> 2. Synthese von Vorab-Platzierung Rods 21 <ol><li> Herstellung von TOP: S-Vorstufe <ol><li> Kombinieren von 1,2 g S mit 15 g TOP in einer Ampulle mit einem Rührstab. </li><li> Rühren, bis klar ohne Feststoffe (in der Regel mindestens 24 h). </li><li> Messen 0,62 g dieser Mischung in eine Phiole mit einem Septum. </li></ol></li><li> Herstellung von TOP: CdSe Precursor <ol><li> Messen Sie die geeigneten Volumen CdSe Samen von Schritt 1 (bezogen auf UV-Vis peak) in eine Phiole mit einem Septum. Hinweis: Bei einer berechneten Konzentration von 5x10 -5 mit 2,25 nm Samen (beide berechneten Werte von der UV-Vis-Spektren 22), verwenden Sie 300 ul Lösung. </li><li> Man dampft das Toluol eine Vakuumleitung mit, bis die Samen trocken sind. unter Vakuum nicht länger als 5-10 Minuten nach dem Trocknen lassen, da dies die Qualität der Samen abbauen können. </li><li> Wieder lösen alle der getrockneten Samen in 0,5 g TOP. </li></ol></li><li> Synthese von CdSe @ Cds <ol><li> Kombinieren Sie 60 mg Propylphosphonsäure (PPA), 3,35 g TOPO, 1,080 g ODPA und 230 mg CdO mit einem 3 mm x 8 mm Zylinder Rührstab in einem 25 ml-3-Hals-Rundkolben, der mit einem Thermoelement ausgestattet (in einer kundenspezifischen Glas-Adapter eingesteckt), einem Rückflusskühler mit einem T-Stück (Mittelhals ) und einem Gummiseptum. Montieren Sie alle Glas-Glasverbindungen mit Hochtemperatur-Vakuumfett. Das T-Stück in ein Schlenkleitung an einem Ende, die zwischen einem sauberen Inertgas und Vakuum umgeschaltet werden kann, während das andere Ende an eine Waschflasche verbindet. Achtung: CDO ist sehr giftig und sollte und in die Rundboden innerhalb einer geschlossenen Umgebung, wie beispielsweise ein Handschuhfach abgewogen werden. PPA ist in einigen Ländern geregelt und kann durch Butylphosphonsäure (BPA, 72 mg) oder Hexylphosphonsäure (HPA, 80 mg) ersetzt werden, obwohl BPA und HPA in der Regel zu kürzeren Stäben führen. </li><li> Setzen Sie den Rundkolben Vorrichtung in einem Heizmantel und spülen mit Inertgas. </li><li> Erhitzen Sie die Feststoffe in den Rundkolben bis 120 ° C, um sicherzustellen, kräftig, sobald die Verbind Rühren zu startends Schmelze (etwa 60-80 ° C). Um 90 ° C ein Überschwingen der Solltemperatur, Hitze zu vermeiden und dann 120 ° C, wenn die Aufheizgeschwindigkeit verlangsamt oder stabilisiert. </li><li> unter Vakuum entgast die Mischung (bei 120 ° C) für eine Stunde bei mindestens ½, während noch gerührt wurde. <ol><li> Sicherstellen, dass die T-Verbindung nicht offen für die Waschflasche ist oder das Öl wird in den Kolben und Schlenk Leitung gesaugt. Wenn von Gas auf Vakuum bewegen vorsichtig sein, langsam, um den Übergang über einen rollierenden Kochen zu vermeiden. Verwenden Sie eine Kühlfalle mit flüssigem Stickstoff (LN 2) für ein besseres Vakuum. </li></ol></li><li> Füllen Sie den Kolben mit Inertgas (und weiter Gas über die Probe fließen) und erhöhen die Temperatur auf 320 ° C. Die Lösung sollte sich klar, wie es heizt, und überschüssige Feststoffe an der Kolbenwand kann durch sorgfältige Verwirbelung der Kolben aufgefangen werden. </li><li> Kühle wieder auf 120 ° C und Entgasung unter Vakuum wie in Schritt 1.2.4. </li><li> Füllen und erhitzen die Kolben, wie in Schritt 1.2.5. </li><li> Injizieren 1,5 g TOP in den Kolben durch das Septum. Erlauben die Temperatur der Lösung bei 340 ° C zu stabilisieren, bevor fortgefahren wird. Hinweis: Versuchen Sie, die Menge an Luft / Feuchtigkeit, indem die Oberseite in einer Scheidewände Fläschchen unter Schutzgasatmosphäre eingespritzt zu minimieren, und es so schnell wie möglich zu injizieren. </li><li> Spritzen Sie die TOP: S-Gemisch in den Kolben durch das Septum, eine große Nadel mit dem TOP zu injizieren: S so schnell und gleichmäßig wie möglich. Starten Sie einen Timer. </li><li> Genau 20 Sekunden nach dem oberen Einspritzen: S, spritzen den TOP: CdSe Gemisch in den Kolben durch das Septum, eine große Nadel die Spitze zu injizieren: CdSe so schnell und gleichmäßig wie möglich. Anmerkung: Die Temperatur, auf Grund der Zugabe von RT TOP Lösungen durch diesen Punkt unter 330 ° C gesunken ist. </li><li> Die Temperatur auf 320 ° C und ließ die Reaktion für die gewünschte Zeit (8-15 min) gehen, und aus der Heizmantel. </li><li> Lassen Sie die Reaktion abkühlen vom Heizpilz eind etwa 5 ml entgastes Toluol injizieren, wenn die Temperatur ungefähr 100 ° C erreicht. Die Lösung wird in ein Glasfläschchen unter einer inerten Atmosphäre für die Reinigung. Hinweis: Um diesen Prozess zu 10 ml Toluol vereinfachen kann in einem 20 ml-Fläschchen mit einem Septum unter konstanter Inertgasstrom platziert werden. Verwenden Sie etwa die Hälfte dieser Toluol in den Kühlmischung zu injizieren, und dann übertragen Sie die abgekühlte Gemisch wieder in dieses Fläschchen. </li><li> Reinigung von Stäben <ol><li> Setzen Sie die Lösung in einem 50 ml Zentrifugenröhrchen. </li><li> Hinzufügen Methanol (etwa 5 ml), um die Samen aus dem Toluol-Gemisch auszufällen. </li><li> Zentrifuge bei 3.400 xg für 5 min. </li><li> Dekantieren klare Überstand und wieder aufzulösen des Pellets in etwa 10 ml Hexan. </li><li> Hinzufügen 1-2 ml von jeweils n-Octylamin und Nonansäure zur Lösung. Die Lösung sollte transparent sein. </li><li> 5 ml Methanol und Zentrifuge für 5 min bei 3400 x g. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 2.3.13.4 durch 2.3.13.6 mindestens zweimal. </li><li> Wieder aufzulösen Pellet in 10 ml Toluol. Wenn die Pellets nicht leicht auflösen, sind weitere Reinigungsschritte wahrscheinlich erforderlich, wobei in diesem Fall wiederholen Sie die Schritte 2.3.13.4 durch 2.3.13.6. </li><li> Hinzufügen etwa 7 ml IPA, 1 ml in einer Zeit, bis die Lösung leicht trüb ist, selbst wenn gemischt. </li><li> Zentrifuge für 30 Minuten bei 2200 × g, um mehr Stangen von allem anderen zu trennen. </li><li> Wieder aufzulösen Pellet in 10-15 ml Toluol. </li></ol></li><li> Verdünnen, um eine kleine Teilmenge der Samen in Toluol, um UV-Vis-Absorption und / oder Photolumineszenz (PL) der Stangen zu messen. Hinweis: Jeder aliquote Volumen akzeptabel ist, solange der Verdünnungsfaktor bekannt ist, jedoch würde eine typische Verdünnungsfaktor 20. Für PL sein, sollte die Absorption bei der gewählten Anregungswellenlänge bei oder unter 0,1 sein (typischerweise 450 nm verwenden). </li></ol></li></ol> 3. Transfer von Vorab-Platzierung Ruten in den wässrigen Lösung <ol><li> PrepaRation von Methanol-Lösung <ol><li> Gießen etwa 10 ml Methanol in einem Zentrifugenröhrchen. </li><li> In etwa 250 mg Mercaptoundecansäure (MUA) und 400 mg Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH). </li><li> Vortex oder sitzen lassen, bis alle vollständig gelöste Feststoffe. </li></ol></li><li> Liganden-Austausch <ol><li> Hinzufügen Methanol (5-10 ml, oder genug, um die Stangen zu präzipitieren) bis ½ der Stangen aus Schritt 2 in ein Zentrifugenröhrchen synthetisiert ¼. Hinweis: Das Volumen der Stäbe verwendet wird, hängt die Menge an Toluol abhängen verwendet, um die Stangen für die Lagerung zu lösen. Wenn 10-15 ml verwendet werden, wie in Schritt 2.3.13.11 angedeutet, dann 3-6 ml der Stange Lösung sollte geeignet sein. </li><li> Zentrifuge bei 3.400 xg für 5 min. </li><li> Man dekantiert die klare Überstand. </li><li> In all der Methanollösung aus dem Abschnitt 3.1 zu dem Pellet. </li><li> Vortex oder Schütteln von Hand vollständig aufzulösen. Lassen Sie die Lösung mindestens 1 Stunde zu sitzen maximalen Ligandenaustausch stattfinden zu lassen. NAnmerkung: Die Lösung sollte für mindestens 1 Stunde sogar stehen gelassen werden, wenn sie unmittelbar aufzulösen scheint und ganz </li><li> Trennen Sie die Lösung in zwei Hälften in zwei Zentrifugenröhrchen. Hinweis: Speichern Sie die Zentrifugenröhrchen für Schritt verwendet 3.1 und übertragen die Hälfte der Lösung in dort. </li><li> In 20 ml Toluol zu jeder halben. Wenn es eine Phasentrennung zwischen dem Alkohol und Toluol hinzu Methanol tropfenweise, bis die Phasen rekombinieren. </li><li> Zentrifuge bei 7.700 xg für 15 min. </li><li> Sehr sorgfältig die klare Überstand von Pellet dekantieren. </li><li> Kehren Sie die Zentrifugenröhrchen vorsichtig, um die Probe zu trocknen. </li><li> 5 ml hochreinem Wasser zu dem Pellet und an einem Fläschchen und in Aluminiumfolie eingewickelt (oder andere lichtundurchlässige Abdeckung). Hinweis: Sobald von Toluol zu Wasser bewegt, sind die Stangen nicht photo, weshalb sie bedeckt sind. Auch wenn im Dunkeln gehalten sollten die Stangen so schnell wie möglich eingesetzt werden, und es ist nicht zum Speichern von Stangen in Wasser empfohlen fürmehr als einen Monat. </li></ol></li></ol> 4. Wachstum von Iridium nanokristallinen Partikeln <ol><li> Natriumhydroxid <ol><li> In einem Kunststoffröhrchen 1.450 mg NaOH abwiegen. Löse NaOH in 20 ml hochreinem Wasser. Lösung sollte keine Feststoffe klar sein. </li></ol></li><li> Natriumpersulfat <ol><li> In einem Kunststoffröhrchen wiegen 950 mg NaS 2 O 8. Löse NaS 2 O 8 in 20 ml hochreinem Wasser. Lösung sollte keine Feststoffe klar sein. </li></ol></li><li> Natriumnitrat <ol><li> In einem Kunststoffröhrchen wiegen 300 mg NaNO 3. NaNO Löse 3 in 18 ml hochreinem Wasser. Lösung sollte keine Feststoffe klar sein. </li></ol></li><li> Iridium Precursor-Lösung <ol><li> In einem Kunststoffröhrchen wiegen 50 mg Na 3 IrCl 6. Löse Na 3 IrCl 6 in 5,0 ml hochreinem Wasser. Lösung sollte keine Feststoffe transparent braun (wie Scotch) sein. </li></ol></li><li> VorAufstellung von Probe <ol><li> Legen Sie eine spektroskopische Rührer in einer Standard-Polystyrol Küvetten. Anmerkung: Da die Lösung ist sehr einfach, Quarz und andere Glasküvetten sollte nicht verwendet werden. </li><li> Hinzufügen 0,20 ml Iridium Vorläuferlösung aus Schritt 4.4.1. </li><li> In 0,50 ml Nitratlösung aus Schritt 4.3.1. </li><li> In 0,30 ml ausgesät Stangen in Wasser von Abschnitt 3 (Spuren Toluol aus der Ligandenaustausch führen können Trübung der Küvetten-Wand). </li><li> 0.50 ml Persulfat Lösung aus Schritt 4.2.1. </li><li> 0.50 ml Natriumhydroxid-Lösung aus Schritt 4.1.1. </li></ol></li><li> Die Beleuchtung des Proben <ol><li> Setzen Sie die Küvette in einer Halterung unter Rühren Fähigkeiten. </li><li> Beleuchten mit 450-nm-Licht bei 100 mW für bis zu 4 Std. Die Lösung sollte grün, und später blau. </li></ol></li><li> Sammeln Probe <ol><li> Gießen Lösung (aber nicht Rührstab) in ein Zentrifugenröhrchen. </li><li> Zentrifuge bei 7.700 × g für 10 min. </li><li> Pflegevollständig dekantiert den Überstand aus dem Pellet, das ausgewählt grün oder blau in Abhängigkeit von der Reaktionszeit sein sollte. Hinweis: Das Pellet kann nun gesammelt oder in anderen Experimenten in einem polaren Lösungsmittel durch Ultraschallbehandlung zur Verwendung dispergiert werden. </li></ol></li></ol>

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P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Luminescence+Studies+of+Individual+Quantum+Dot+Photocatalysts.">Luminescence Studies of Individual Quantum Dot Photocatalysts.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (35), 13049-13053 (2013).</li><li>Vaneski, A., Schneider, J., Susha, A. S., Rogach, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+synthesis+of+CdS+and+CdSe/CdS+tetrapods+for+photocatalytic+hydrogen+generation.">Aqueous synthesis of CdS and CdSe/CdS tetrapods for photocatalytic hydrogen generation.</a> APL Materials. 2 (1), 012104 (2014).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Die Synthese von CdSe Samen und CdSe @ CdS ausgesät Stangen wurde 21,24,25 gut untersucht. Geringfügige Änderungen der Mengen, Temperaturen und Zeiten für die Schritte der Synthese dieser Substratpartikel können zum Abstimmen ihrer Länge, Durchmesser und / oder Morphologie verwendet werden. Das synthetische Protokoll hier beschrieben liefert hochphotolumineszier ausgesät Stangen einheitlicher Dimensionen. Die Ligandenaustauschverfahren ermöglicht die Verwendung von ausges?...

Photokatalyse eine attraktive und vielversprechende Lösung für die Erzeugung erneuerbarer Energien und andere umwelttechnische Anwendungen wie Wasseraufbereitung und Luftreinigung 3.1. Insgesamt Wasserspaltung durch Sonnenenergie angetrieben wird, könnte eine Quelle für saubere und erneuerbare Wasserstoffkraftstoff sein; Trotz jahrzehntelanger Forschung, Systeme, die ausreichend stabil und effizient für die praktische Anwendung sind noch nicht realisiert worden. Sowohl-Photo und Halbleiterphotokatalyse-vermittelte beruhen auf dem gleichen Mechanismus des Trennens photoerzeugten Elektron-Loch-Paare und an der Oberfläche fahren, in dem sie Redoxreaktionen initiieren kann. Die Ähnlichkeiten zwischen diesen beiden Prozessen machen-Photo eine attraktive Synthesemethode für den Bereich der Photokatalyse 4-6. Dieses Verfahren wird voraussichtlich Photokatalysator Produktion zu neuen und unerforschten Grenzen zu nehmen. Es könnte möglicherweise unberührten Kontrolle über die räumliche Anordnung bietender verschiedenen Komponenten in einem Heterostrukturen und voran die Fähigkeit, anspruchsvolle Nanopartikelsysteme zu konstruieren. Letztlich wird das Verfahren uns einen Schritt näher bringen eine effiziente Photokatalysator für direkte Sonnen-Kraftstoff-Energieumwandlung zu realisieren. Wir untersuchten das Wachstum von IrO 2 als ein Co-Katalysator, wie es bekannt ist ein wirksamer Katalysator für die Wasseroxidation 7-11 sein. Eine abstimmbare Struktur von Quantenpunkt (CdSe) in einer Stange (Cadmiumsulfid) eingebettet 12,13 als unsere Photokatalysator Substrat 14,15 verwendet. Es ist derzeit unbestimmt, ob die oxidative Weg über einen vermittelten Weg auftritt, oder durch eine direkte Loch Angriff. Hier unser Wissen und die Kontrolle über die durch Licht erzeugten Löcher in der Halbleiterheterostruktur kann für eine mechanistische Studie der Oxidation Reaktionen nutzbar gemacht werden. Möglich wird dies durch das Substrat Architektur, die Lokalisierung von engen Löcher 16,17 und die Bildung einer erleichtertverschiedene Oxidationsreaktionsstelle auf der Stange. Die Verwendung von Nanomaterialien mit lokalisierten Ladungsträger können für mechanistische Studien an Redox-Reaktionen, die durch einfache Prüfung der Produkte genutzt werden. Auf diese Weise können-Photo als einzigartige Sonden beider Reduktions- und Oxidationsreaktionswege verwendet werden. Dies ist ein Beispiel für die neue und aufregende Möglichkeiten durch die Kombination von-Photo gewährt und Schneide kolloidalen Synthese 18-20. Die Suche eine effiziente Photokatalysator für die Wasserspaltung und erneuerbare Energieumwandlung zu entwickeln, ist zu einem wichtigen Schub innerhalb der Materialien Gemeinschaft. Dies hat weltweites Interesse an CdS angespornt, die sehr aktiv für die Wasserstoffproduktion zu sein, bekannt ist, obwohl es durch photochemische Instabilität behindert. Unsere Arbeit hier behandelt die Achillesferse des Materials. IrO 2 eingerichtet CdSe @ CdS Stangen zeigen bemerkenswerte photochemische Stabilität unter längerer Bestrahlung in reinWasser.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="822">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:304px;">Sulfur (S)</td>
			<td style="width:79px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">84683</td>
			<td style="width:321px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Selenium (Se)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>229865</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cadmium Oxide (CdO)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>202894</td>
			<td>Highly Toxic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">n-Octadecylphosphonic acid (ODPA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>715166</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Propylphosphonic acid (PPA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>305685</td>
			<td>Highly regulated in some countries and regions</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Butylphosphonic acid (BPA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>737933</td>
			<td>Alternative to PPA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hexylphosphonic acid (HPA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>750034</td>
			<td>Alternative to PPA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Trioctylphosphonic oxide (TOPO)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>346187</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tri-n-octylphosphine, 97% (TOP)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>718165</td>
			<td>Air sensitive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Spectrochemical Stirbar</td>
			<td>Sigma</td>
			<td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/z363545?lang=en&amp;region=US">Z363545</a></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Hydroxide</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S5881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Methanol</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>322415</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Toluene</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>244511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hexane</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>296090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Octylamine</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>74988</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Nonanoic Acid</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>N5502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isopropanol</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>278475</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mercaptoundecanoic Acid (MUA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>674427</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tetramethylammonium Hydroxide (TMAH)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T7505</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Apiezon H Grease (high temperature grease)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>Z273562</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Persulfate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>216232</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Nitrate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>229938</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Hexachloroiridate(III) hydrate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>288160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mounted 455nm LED</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>M455L3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cuvette Holder</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CVH100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">25mL 3-neck Round Bottom Flask</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1524-A-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Liebig Condensor</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1218-A-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">T-Joint Adapter</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>AF-0509-10</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

photochemical oxidative growth of iridium oxide nanoparticles on cdse@cds nanorods

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide (CdSe@CdS) nanorod photocatalysts. Seeded rods are grown using a colloidal hot-injection method and then moved to an aqueous medium by ligand exchange. CdSe@CdS nanorods, an iridium precursor and other salts are mixed and illuminated. The deposition process is initiated by absorption of photons by the semiconductor particle, which results with formation of charge carriers that are used to promote redox reactions. To insure photochemical oxidative growth we used an electron scavenger. The photogenerated holes oxidize the iridium precursor, apparently in a mediated oxidative pathway. This results in the growth of high quality crystalline iridium oxide particles, ranging from 0.5 nm to about 3 nm, along the surface of the rod. Iridium oxide grown on CdSe@CdS heterostructures was studied by a variety of characterization methods, in order to evaluate its characteristics and quality. We explored means for control over particle size, crystallinity, deposition location on the CdS rod, and composition. Illumination time and excitation wavelength were found to be key parameters for such control. The influence of different growth conditions and the characterization of these heterostructures are described alongside a detailed description of their synthesis. Of significance is the fact that the addition of iridium oxide afforded the rods astounding photochemical stability under prolonged illumination in pure water (alleviating the requirement for hole scavengers).

TEM-Aufnahmen (TEM) wurden gesammelt, um die Verteilung von Iridiumoxid auf den seeded Stäbe (1) zu sehen. TEM-Proben wurden durch Pipettieren von einem Rückgang von gelösten Teilchen auf ein TEM-Gitter vorbereitet. Röntgenbeugung (XRD, Abbildung 2) und Röntgen-Photoelektronenspektren (XPS, Abbildung 3) wurden verwendet, um die beobachtete Wachstum als eine Mischung aus kristallinen und IrO 2 Ir 2 O 3</sub...

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Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

A protocol for the photochemical oxidative growth of small crystalline iridium oxide nanoparticles on the surface of CdSe@CdS seeded rod nanoparticles is presented.

Photochemische oxidative Wachstum von Iridium-Nanopartikel auf CdSe @ CdS-Nanostäbchen

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide ...

photochemical-oxidative-growth-iridium-oxide-nanoparticles-on-cdsecds

Research

JoVE Journal

Chemistry

9.5K Aufrufe.  Technion – Israel Institute of Technology. A protocol for the photochemical oxidative growth of small crystalline iridium oxide nanoparticles on the surface of CdSe@CdS seeded rod nanoparticles is presented.

Serie: Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded synthesis strategy is used in which spherical seeds of CdSe are prepared first using a hot-injection technique. By controlling the crystal structure of the seed to be either wurtzite or zinc-blende, the subsequent hot-injection growth of CdS off of the seed results in either a rod-shaped or tetrapod-shaped nanocrystal, respectively. The phase and morphology of the synthesized nanocrystals are confirmed using X-ray diffraction and transmission electron microscopy, demonstrating that the nanocrystals are phase-pure and have a consistent morphology. The extinction coefficient and quantum yield of the synthesized nanocrystals are calculated using UV-Vis absorption spectroscopy and photoluminescence spectroscopy. The rods and tetrapods exhibit extinction coefficients and quantum yields that are higher than that of the bare seeds. This synthesis demonstrates the precise arrangement of materials that can be achieved at the nanoscale by using a seeded synthetic approach.

A protocol for the seeded synthesis of rod-shaped and tetrapod-shaped multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe is presented.

Gesetzt Synthese von CdSe / CdS-Nanokristalle Rod und Tetrapod

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

Forschung

Chemie

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

Atomar definierte Vorlagen Epitaxieausrüstung komplexer Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the "growth solution". By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.

This paper describes a protocol for the synthesis of gold nanorods, based on the use of hydroquinone as reducing agent, plus the different mechanisms for controlling their size and aspect ratio.

Hydrochinon-basierte Synthese von Gold-Nanostäbchen

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

Micro-analytical techniques based on chemical element imaging enable the localization and quantification of chemical composition at the cellular level. They offer new possibilities for the characterization of living systems and are particularly appropriate for detecting, localizing and quantifying the presence of metal oxide nanoparticles both in biological specimens and the environment. Indeed, these techniques all meet relevant requirements in terms of (i) sensitivity (from 1 up to 10 &#181;g.g-1 of dry mass), (ii) micrometer range spatial resolution, and (iii) multi-element detection. Given these characteristics, microbeam chemical element imaging can powerfully complement routine imaging techniques such as optical and fluorescence microscopy. This protocol describes how to perform a nuclear microprobe analysis on cultured cells (U2OS) exposed to titanium dioxide nanoparticles. Cells must grow on and be exposed directly in a specially designed sample holder used on the optical microscope and in the nuclear microprobe analysis stages. Plunge-freeze cryogenic fixation of the samples preserves both the cellular organization and the chemical element distribution. Simultaneous nuclear microprobe analysis (scanning transmission ion microscopy, Rutherford backscattering spectrometry and particle induced X-ray emission) performed on the sample provides information about the cellular density, the local distribution of the chemical elements, as well as the cellular content of nanoparticles. There is a growing need for such analytical tools within biology, especially in the emerging context of Nanotoxicology and Nanomedicine for which our comprehension of the interactions between nanoparticles and biological samples must be deepened. In particular, as nuclear microprobe analysis does not require nanoparticles to be labelled, nanoparticle abundances are quantifiable down to the individual cell level in a cell population, independently of their surface state.

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

We describe a procedure for the detection of chemical elements present in situ in human cells as well as their in vitro quantification. The method is well-suited to any cell type and is particularly useful for quantitative chemical analyses in single cells following in vitro metal oxide nanoparticles exposure.

In Situ Erkennung und Quantifizierung der einzelnen Zelle von Metall-Oxid-Nanopartikel mit nuklearen Mikrosonde Analyse

Micro-analytical techniques based on chemical element imaging enable the localization and quantification of chemical composition at the cellular level. ...

Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution of capping ligands during the synthesis reaction, their role in regulating the nucleation and growth rates of colloidal nanoparticles is not well understood. In this work, we demonstrate a mechanistic investigation of the role of trioctylphosphine (TOP) in Pd nanoparticles in different solvents (toluene and pyridine) using in situ SAXS and ligand-based kinetic modeling. Our results under different synthetic conditions reveal the overlap of nucleation and growth of Pd nanoparticles during the reaction, which contradicts the LaMer-type nucleation and growth model. The model accounts for the kinetics of Pd-TOP binding for both, the precursor and the particle surface, which is essential to capture the size evolution as well as the concentration of particles in situ. In addition, we illustrate the predictive power of our ligand-based model through designing the synthetic conditions to obtain nanoparticles with desired sizes. The proposed methodology can be applied to other synthesis systems and therefore serves as an effective strategy for predictive synthesis of colloidal nanoparticles.

The main goal of this work is to elucidate the role of capping agents in regulating the size of palladium nanoparticles by combining in situ small angle x-ray scattering (SAXS) and ligand-based kinetic modeling.

Liganden-vermittelten Keimbildung und das Wachstum von Palladium Metall-Nanopartikeln

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution ...

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven effective in gas adsorption, separations, and catalysis. MOFs are most commonly synthesized as bulk powder, requiring additional processes to adhere them to functional devices and fabrics that risk decreasing the powder porosity and adsorption capacity. Here, we demonstrate a method of first coating fabrics with metal oxide films using atomic layer deposition (ALD). This process creates conformal films of controllable thickness on each fiber, while providing a more reactive surface for MOF nucleation. By submerging the ALD coated fabric in solution during solvothermal MOF synthesis, the MOFs create a conformal, well-adhered coating on the fibers, resulting in a MOF-functionalized fabric, without additional adhesion materials that may block MOF pores and functional sites. Here we demonstrate two solvothermal synthesis methods. First, we form a MIL-96(Al) layer on polypropylene fibers using synthetic conditions that convert the metal oxide to MOF. Using initial inorganic films of varying thicknesses, diffusion of the organic linker into the inorganic allows us to control the extent of MOF loading on the fabric. Second, we perform a solvothermal synthesis of UiO-66-NH2 in which the MOF nucleates on the conformal metal oxide coating on polyamide-6 (PA-6) fibers, thereby producing a uniform and conformal thin film of MOF on the fabric. The resulting materials can be directly incorporated into filter devices or protective clothing and eliminate the maladroit qualities of loose powder.

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Metal-organic frameworks are effective in gas storage and heterogeneous catalysis, but typical synthesis methods result in loose powders that are difficult to incorporate into smart materials. We demonstrate a method of first coating fabrics with ALD metal oxides, resulting in conformal films of MOF on the fabrics during solvothermal synthesis.

Solvothermal Synthese von MIL-96 und UiO-66-NH2 auf atomarer Ebene hinterlegt Metall-Oxid-Beschichtungen auf Fasermatten

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven ...

Chemoselective Preparation of 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes, and 1,1,2-Triiodoalkenes Based on the Oxidative Iodination of Terminal Alkynes

We present the chemoselective synthesis of 1-(iodoethynyl)-4-methylbenzene, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene, and 1-methyl-4-(1,2,2-triiodovinyl)benzene as representative examples for the practical chemoselective preparation of 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes, and 1,1,2-triiodoalkenes from the chemoselective iodination of terminal alkynes mediated by hypervalent-iodine reagents. The chemoselectivity was confirmed by using p-tolylethyne as a model substrate to screen a variety of iodine sources and/or the hypervalent-iodine reagents. A combination of tetrabutylammonium iodide (TBAI) and (diacetoxyiodo)benzene (PIDA) selectively generates 1-iodoalkynes, while a combination of KI and PIDA generates 1,2-diiodoalkenes. A one-pot synthesis based on both TBAI-PIDA and KI-PIDA yields the corresponding 1,1,2-triiodoalkenes. These protocols were subsequently applied to the synthesis of synthetically important aromatic and aliphatic 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes, and 1,1,2-triiodoalkenes, which were obtained in good yield with excellent chemoselectivity.

Herein, detailed protocols for the oxidative iodination of terminal alkynes using hypervalent-iodine reagents are presented, which chemoselectively afford 1-iodoalkynes, 1,2-diiodoalkenes, and 1,1,2-triiodoalkenes.

Chemische Herstellung von 1-Iodoalkynes, 1,2-Diiodoalkenes und 1,1,2-Triiodoalkenes basierend auf den oxidativen Jodierung von Terminal Alkinen

We present the chemoselective synthesis of 1-(iodoethynyl)-4-methylbenzene, 1-(1,2-diiodovinyl)-4-methylbenzene, and ...

Molten-Salt Synthesis of Complex Metal Oxide Nanoparticles

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. Here, we introduce the molten-salt synthesis (MSS) method for making metal oxide nanomaterials. Advantages over other methods include its simplicity, greenness, reliability, scalability, and generalizability. Using pyrochlore lanthanum hafnium oxide (La2Hf2O7) as a representative, we describe the MSS protocol for the successful synthesis of complex metal oxide nanoparticles (NPs). Furthermore, this method has the unique ability to produce NPs with different material features by changing various synthesis parameters such as pH, temperature, duration, and post-annealing. By fine-tuning these parameters, we are able to synthesize highly uniform, non-agglomerated, and highly crystalline NPs. As a specific example, we vary the particle size of the La2Hf2O7&#160;NPs by changing the concentration of the ammonium hydroxide solution used in the MSS process, which allows us to further explore the effect of particle size on various properties. It is expected that the MSS method will become a more popular synthesis method for nanomaterials and more widely employed in the nanoscience and nanotechnology community in the upcoming years.

Here, we demonstrate a unique, relatively low-temperature, molten-salt synthesis method for preparing uniform complex metal oxide lanthanum hafnate nanoparticles.

Salzschmelze Synthese von komplexen Metall-Oxid-Nanopartikel

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. ...

Growth of Gold Dendritic Nanoforests on Titanium Nitride-coated Silicon Substrates

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a fluoride-assisted galvanic replacement reaction (FAGRR) is employed for the rapid and easy deposition of gold dendritic nanoforests (Au DNFs) on the TiN/Si substrates. Scanning electron microscopy (SEM) images and energy-dispersive X-ray spectroscopy patterns of TiN/Si and Au DNFs/TiN/Si samples validate that the synthesis process is accurately controlled. Under the reaction conditions in this study, the thickness of the Au DNFs increases linearly to 5.10 &#177; 0.20 &#181;m within 15 min of the reaction. Therefore, the employed synthesis procedure is a simple and rapid approach for preparing Au DNFs/TiN/Si composites.

This study presents a feasible procedure for synthesizing gold dendritic nanoforests on titanium nitride/silicon substrates. The thickness of gold dendritic nanoforests increases linearly within 15 min of a synthesis reaction.

Wachstum von Gold Dendritic Nanoforests auf Titannitus Nitrium beschichtetem Silizium-Substrat

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a ...

Design, Synthesis, and Photochemical Properties of Clickable Caged Compounds

Caged compounds enable the photo-mediated manipulation of the cell physiology with high spatiotemporal resolution. However, the limited structural diversity of currently available caging groups and the difficulties in synthetic modification without sacrificing their photolysis efficiencies are obstacles to expanding the repertoire of caged compounds for live cell applications. As the chemical modification of coumarin-type photo-caging groups is a promising approach for the preparation of caged compounds with diverse physical and chemical properties, we report a method for the synthesis of clickable caged compounds that can be modified easily with various functional units via the copper(I)-catalyzed Huisgen cyclization. The modular platform molecule contains a (6-bromo-7-hydroxycoumarin-4-yl)methyl (Bhc) group as a photo-caging group, which exhibits a high photolysis efficiency compared to those of the conventional 2-nitrobenzyls. General procedures for the preparation of clickable caged compounds containing amines, alcohols, and carboxylates are presented. Additional properties such as the water solubility and cell targeting ability can be readily incorporated into clickable caged compounds. Furthermore, the physical and photochemical properties, including the photolysis quantum yield, were measured and were found to be superior to those of the corresponding Bhc caged compounds. The described protocol could therefore be considered a potential solution for the lack of structural diversity in the available caged compounds.

A protocol for the synthesis and measurement of the photochemical properties of modular caged compounds with clickable moieties is presented.