Name: photochemical oxidative growth of iridium oxide nanoparticles on cdse@cds nanorods
Uploaded: 2016-02-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 41 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods at JoVE.com

Esta investigación fue apoyada por el Programa I-CORE de la Comisión de Planificación y Presupuesto y la Fundación de Ciencias de Israel (Subvención Nº 152/11). Agradecemos a la Facultad de Química y Schulich el Technion - Israel Institute of Technology para el paquete de laboratorio y puesta en marcha renovado. Agradecemos también a la Real Sociedad de Química de permiso en la adaptación de los materiales de http://dx.doi.org/10.1039/C4TA06164K para su uso en este manuscrito. El Dr. Kalisman agradece a la beca postdoctoral Schulich por su apoyo. Agradecemos al Dr. Yaron Kauffmann por su ayuda con HR-TEM y HAADF así como el Dr. Kamira Weinfeld por su ayuda en la caracterización de XPS.

1. Síntesis de 21 puntos cuánticos <ol><li> Preparación de TOP: Se Precursor <ol><li> Combinar 58 mg de polvo de Se con 0,360 g de tri-n-octilfosfina (TOP) en un vial con un septo. </li><li> Sonicar el TOP: Se mezcla hasta que quede claro sin sólidos. </li></ol></li><li> Síntesis de CdSe <ol><li> Combinar 3,0 g de óxido de trioctilfosfina (TOPO), 280 mg de N-octadecylphosphonic ácido (ODPA), y 60 mg CdO con un 3 mm x 8 mm barra de agitación cilíndrico en un matraz de 25 ml de 3 bocas de fondo redondo equipado con un termopar (insertado en un adaptador de vidrio de encargo), un condensador de reflujo con una unión en T (centro cuello), y un tabique de caucho. Monte todas las juntas de vidrio-vidrio con grasa de vacío de alta temperatura. Conecte la unión en T a una línea Schlenk en un extremo que se puede conmutar entre un gas inerte limpio y vacío, mientras se conecta el otro extremo a un burbujeador. Precaución: CDO es muy tóxico y debe ser pesada, y se añadió al matraz de fondo redondo cerrado dentro de un environment tal como una caja de guantes. </li><li> Colocar el aparato matraz de fondo redondo en una manta de calefacción, y purgar con gas inerte. </li><li> Calentar los sólidos en el matraz de fondo redondo de 150 ° C, haciendo seguro de comenzar agita vigorosamente una vez que los compuestos se funden (alrededor de 60-80 ° C). Con el fin de evitar rebasamiento de la temperatura objetivo, el calor a 100 ° C y después 150 ° C una vez que la velocidad de calentamiento se ralentiza o se estabiliza. </li><li> Desgasificar la mezcla bajo vacío (a 150 ° C) durante al menos 1 h mientras todavía se agitaba. Asegúrese de que la unión en T que no está abierto al pelele o el aceite va a dejarse atrapar en el matraz y la línea de Schlenk. Al pasar de gas al vacío tener cuidado de hacer la transición lentamente para evitar que más de un punto de ebullición. </li><li> Vuelva a llenar el matraz con gas inerte (y continuará fluyendo gas a través de la muestra) y aumentar la temperatura a 350 ° C. La solución debe girar clara medida que se calienta, y el exceso de sólidos en la pared del matraz puede ser recogido por una cuidadosa remolino del matraz. </li&gt; <li> Inyectar 1,5 g de TOP en el matraz a través del septo. Deje que la temperatura de la solución se estabilice antes de proceder. Nota: Trate de minimizar la cantidad de aire / humedad inyectado por mantener la tapa en un vial septos en atmósfera inerte, e inyectarla tan pronto como sea posible. </li><li> Inyectar todo el TOP: Se mezcla (preparado en la sección 1.1) en el matraz a través del tabique, con una aguja ancha para inyectar el TOP: Se forma más rápida y más uniforme posible. </li><li> Deje que la reacción continúe durante el tiempo deseado, y retirar de la camisa de calentamiento. <ol><li> Para semillas muy pequeñas, retirar del fuego justo antes de inyectar. Para las semillas más grandes sacar el matraz del calor inmediatamente después de la inyección de TOP: Se o después de esperar hasta 3 min. Ya esperar como resultado semillas más grandes. </li></ol></li><li> Dejar que la reacción de enfriar a unos 100 ° C e inyectar aproximadamente 5 ml de tolueno desgasificado. Transferir la solución a un vial bajo una atmósfera inerte para la limpieza. Note: Para simplificar este proceso de 10 ml de tolueno se pueden colocar en un vial de 20 ml con un septo bajo un flujo constante de gas inerte. Utilice aproximadamente la mitad de esta tolueno para inyectar en la mezcla de enfriamiento, y luego transferir la mezcla enfriada de nuevo en este vial. </li><li> Limpieza de semillas <ol><li> Ponga la solución en un tubo de centrífuga de 50 ml. </li><li> Añadir metanol (aproximadamente 5 ml) para precipitar las semillas de la mezcla de tolueno. </li><li> Se centrifuga a 3.400 g durante 5 min. </li><li> Decantar el sobrenadante claro y volver a disolver el precipitado en tolueno (5-10 ml). </li><li> Repita los pasos 1.2.10.2 1.2.10.4 a través de al menos tres veces en total. </li></ol></li><li> Se diluye una pequeña alícuota de las semillas en tolueno con el fin de medir la absorbancia ultravioleta-visible (UV-Vis) entre 350-800 nm. Usa los picos para determinar la concentración y el tamaño de las semillas CdSe como se describe en la literatura 22. </li></ol></li></ol> 2. Síntesis de Granados Rods 21 <ol><li> Preparación de TOP: S Precursor <ol><li> Combinar 1,2 g de S con 15 g de TOP en un vial con una barra de agitación. </li><li> Revuelva hasta que quede transparente sin sólidos (por lo general al menos 24 h). </li><li> Mida 0,62 g de esta mezcla en un vial con un septo. </li></ol></li><li> Preparación de TOP: CdSe Precursor <ol><li> Medir el volumen apropiado de semillas CdSe de la etapa 1 (basado en el pico de UV-Vis) en un vial con un septo. Nota: Para una concentración calculada de 5x10 -5 semillas con 2,25 nm (ambos valores calculados a partir de la radiación UV-Vis 22), utilice 300 l de solución. </li><li> Se evapora el tolueno usando una línea de vacío hasta que las semillas estén secas. No deje al vacío durante más de 5-10 minutos una vez seco, ya que esto puede degradar la calidad de las semillas. </li><li> Re-disolver todas las semillas secas en 0,5 g de TOP. </li></ol></li><li> Síntesis de CdSe @ Cds <ol><li> Combinar 60 mg propilfosfónico (PPA), 3,35 g TOPO, 1,080 g PAOA, y 230 mg CdO con un 3 mm x 8 mm barra de agitación cilíndrico en un matraz de 25 ml de 3 bocas de fondo redondo equipado con un termopar (insertado en un adaptador de vidrio de encargo), un condensador de reflujo con un (cuello centro de unión en T ), y un tabique de caucho. Monte todas las juntas de vidrio-vidrio con grasa de vacío de alta temperatura. Conecte la unión en T a una línea Schlenk en un extremo que se puede conmutar entre un gas inerte limpio y vacío, mientras se conecta el otro extremo a un burbujeador. Precaución: CDO es muy tóxico y debe ser pesado y se añade a la parte inferior redonda dentro de un ambiente cerrado, tal como una caja de guantes. PPA se regula en algunos países y puede ser reemplazado por ácido butilfosfónico (BPA, 72 mg) o ácido hexylphosphonic (HPA, 80 mg), a pesar de BPA y HPA generalmente resultan en varillas más cortas. </li><li> Colocar el aparato matraz de fondo redondo en una manta de calefacción, y purgar con gas inerte. </li><li> Calentar los sólidos en el matraz de fondo redondo de 120 ° C, haciendo seguro de comenzar agita vigorosamente una vez que el compounds de fusión (alrededor de 60-80 ° C). Con el fin de evitar rebasamiento de la temperatura objetivo, el calor a 90 ° C y después 120 ° C una vez que la velocidad de calentamiento se ralentiza o se estabiliza. </li><li> Desgasificar la mezcla bajo vacío (a 120 ° C) durante al menos ½ hora mientras que todavía se agitaba. <ol><li> Asegúrese de que la unión en T que no está abierto al pelele o el aceite va a dejarse atrapar en el matraz y la línea de Schlenk. Al pasar de gas al vacío tener cuidado de hacer la transición lentamente para evitar que más de un punto de ebullición. Utilice una trampa fría de nitrógeno líquido (LN 2) para un mejor vacío. </li></ol></li><li> Vuelva a llenar el matraz con gas inerte (y continuará fluyendo gas a través de la muestra) y aumentar la temperatura a 320 ° C. La solución debe girar clara medida que se calienta, y el exceso de sólidos en la pared del matraz puede ser recogido por una cuidadosa remolino del matraz. </li><li> Enfriar de nuevo a 120 ° C y desgasificar bajo vacío como en el paso 1.2.4. </li><li> Vuelva a llenar y volver a calentar el matraz como en el paso 1.2.5. </li><li> Inyectar 1,5 g de TOP en el matraz a través del septo. Deje que la temperatura de la solución se estabilice a 340 ° C antes de proceder. Nota: Trate de minimizar la cantidad de aire / humedad inyectado por mantener la tapa en un vial septos en atmósfera inerte, e inyectarla tan pronto como sea posible. </li><li> Inyectar el TOP: S mezcla en el matraz a través del tabique, con una aguja ancha para inyectar el TOP: S lo más rápido y más uniformemente posible. Iniciar un temporizador. </li><li> Exactamente 20 segundos después de la inyección de la tapa: S, inyectar el TOP: mezcla de seleniuro de cadmio en el matraz a través del tabique, con una aguja ancha para inyectar el TOP: CdSe lo más rápido y más uniformemente posible. Nota: La temperatura debe haber caído por debajo de 330 ° C por este punto debido a la adición de soluciones de TOP RT. </li><li> Ajuste la temperatura a 320 ° C y dejar que la reacción continúe durante el tiempo deseado (8-15 min), y retirar de la camisa de calentamiento. </li><li> Deje enfriar la reacción lejos de la una camisa de calentamientod inyectar aproximadamente 5 ml de tolueno desgasificado cuando la temperatura alcanza aproximadamente 100 ° C. Transferir la solución a un vial bajo una atmósfera inerte para la limpieza. Nota: Para simplificar este proceso de 10 ml de tolueno se pueden colocar en un vial de 20 ml con un septo bajo un flujo constante de gas inerte. Utilice aproximadamente la mitad de esta tolueno para inyectar en la mezcla de enfriamiento, y luego transferir la mezcla enfriada de nuevo en este vial. </li><li> Limpieza de varillas <ol><li> Ponga la solución en un tubo de centrífuga de 50 ml. </li><li> Añadir metanol (aproximadamente 5 ml) para precipitar las semillas de la mezcla de tolueno. </li><li> Se centrifuga a 3.400 g durante 5 min. </li><li> Decantar el sobrenadante claro y volver a disolver el precipitado en aproximadamente 10 ml de hexano. </li><li> Añadir 1-2 ml cada uno de n-octilamina y ácido nonanoico a la solución. La solución debe ser transparente. </li><li> Añadir 5 ml de metanol y se centrifuga durante 5 min a 3.400 x g. </li><li> Repita los pasos a través 2.3.13.4 2.3.13.6, al menos, dos veces más. </li><li> Re-disolver precipitado en 10 ml de tolueno. Si la pastilla no se disuelve fácilmente, más pasos de limpieza están probablemente necesarios, en cuyo caso repita los pasos a través de 2.3.13.4 2.3.13.6. </li><li> Añadir aproximadamente 7 ml de IPA, 1 ml a la vez, hasta que la solución es ligeramente nublado incluso cuando se mezcla. </li><li> Centrifugar durante 30 min a 2200 xg a fin de separar las barras más largas de todo lo demás. </li><li> Re-disolver pellet en 10-15 ml de tolueno. </li></ol></li><li> Se diluye una pequeña alícuota de las semillas en tolueno con el fin de medir la absorbancia UV-Vis y / o de fotoluminiscencia (PL) de las varillas. Nota: Cualquier volumen de la alícuota es aceptable siempre y cuando se conoce el factor de dilución, sin embargo, un factor de dilución típico sería 20. Para PL, la absorción deben estar en o por debajo de 0,1 en la longitud de onda de excitación elegido (típicamente usar 450 nm). </li></ol></li></ol> 3. Transferencia de Seeded Varillas a una solución acuosa <ol><li> AEEración de solución de metanol <ol><li> Verter aproximadamente 10 ml de metanol en un tubo de centrífuga. </li><li> Añadir aproximadamente 250 mg de ácido mercaptoundecanoico (MUA) y 400 mg de hidróxido de tetrametilamonio (TMAH). </li><li> Vortex o deje reposar hasta que todos los sólidos se han disuelto por completo. </li></ol></li><li> el intercambio de ligandos <ol><li> Añadir metanol (5-10 ml, o lo suficiente para precipitar las barras) a ¼ a ½ de varillas sintetizados a partir de la etapa 2 en un tubo de centrífuga. Nota: El volumen de varillas utilizados será dependiente de la cantidad de tolueno usado para disolver las barras para el almacenamiento. Si se utilizan 10-15 ml como se sugiere en el paso 2.3.13.11, a continuación, 3-6 ml de la solución de la varilla debe ser apropiado. </li><li> Se centrifuga a 3.400 g durante 5 min. </li><li> Se decanta el sobrenadante claro. </li><li> Añadir toda la solución de metanol a partir de la sección 3.1 de la pastilla. </li><li> Vórtice o vibración de la mano para disolver completamente. Dejar la solución reposar al menos 1 hora para permitir el intercambio de máxima ligando que se produzca. norteota: La solución debe permitir que sentarse durante al menos 1 hora, incluso si parece que se disolverá inmediatamente y por completo </li><li> Separar la solución en dos mitades en dos tubos de centrífuga. Nota: Guarde el tubo de centrífuga se utiliza para el paso 3.1 y transferir medio de la solución en allí. </li><li> Añadir 20 ml de tolueno a cada medio. Si hay una separación de fases entre el alcohol y tolueno añadir gota metanol gota hasta que las fases se recombinan. </li><li> Se centrifuga a 7.700 xg durante 15 min. </li><li> Muy decantar cuidadosamente el sobrenadante claro a partir de pellets. </li><li> Invertir el tubo de centrífuga cuidadosamente con el fin de secar la muestra. </li><li> Añadir 5 ml de agua ultrapura al sedimento y guardar en un frasco bien envuelto en lámina de aluminio (u otro recubrimiento opaco). Nota: Una vez que se trasladó de tolueno al agua, las barras no son fotoestables, es por eso que están cubiertos. Incluso si se mantiene en la oscuridad las varillas se deben utilizar tan pronto como sea posible, y no se recomienda para almacenar barras en agua durantemás de un mes. </li></ol></li></ol> 4. Crecimiento de Iridium nanocristalinos Partículas <ol><li> Hidróxido de sodio <ol><li> En un vial de plástico pesan a cabo 1.450 mg de NaOH. Disolver NaOH en 20 ml de agua ultrapura. Solución debe ser transparente sin sólidos. </li></ol></li><li> persulfato de sodio <ol><li> En un vial de plástico pesar NaS 950 mg 2 O 8. Disolver NaS 2 O 8 en 20 ml de agua ultrapura. Solución debe ser transparente sin sólidos. </li></ol></li><li> Nitrato de sodio <ol><li> En un vial de plástico pesan 300 mg de NaNO 3. Disolver NaNO3 en 18 ml de agua ultrapura. Solución debe ser transparente sin sólidos. </li></ol></li><li> Solución iridio Precursor <ol><li> En un vial de plástico Pesar 50 mg de Na 3 IrCl 6. Disolver Na 3 IrCl 6 en 5,0 ml de agua ultrapura. Solución debe ser transparente marrón (como el whisky) sin sólidos. </li></ol></li><li> Preparación de la muestra <ol><li> Coloque un agitador espectroscópica en una cubeta de poliestireno estándar. Nota: Debido a que la solución es muy básico, cuarzo y otras cubetas de vidrio no deben ser utilizados. </li><li> Añadir 0,20 ml de solución de iridio precursora de la etapa 4.4.1. </li><li> Añadir 0,50 ml de solución de nitrato desde el paso 4.3.1. </li><li> Añadir 0,30 ml de barras sembradas en agua de la sección 3 (tolueno rastrear desde el intercambio de ligandos puede causar opacidad de la pared de la cubeta). </li><li> Añadir 0,50 ml de solución de persulfato de la etapa 4.2.1. </li><li> Añadir 0,50 ml de solución de hidróxido de sodio de la etapa 4.1.1. </li></ol></li><li> La iluminación de la muestra <ol><li> Colocar la cubeta en un soporte con capacidad de agitación. </li><li> Iluminar con luz de 450 nm a 100 mW para un máximo de 4 horas. La solución debe ponerse de color verde y luego azul. </li></ol></li><li> recogida de muestras <ol><li> Verter la solución (pero no una barra de agitación) en un tubo de centrífuga. </li><li> Se centrifuga a 7.700 xg durante 10 min. </li><li> Cuidadodecantar completamente el sobrenadante del sedimento, que debería ser de color verde o azul en función del tiempo de reacción seleccionado. Nota: El sedimento puede ahora ser recogida o dispersa en un disolvente polar a través de sonicación para su uso en otros experimentos. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Maeda, K., 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=Photocatalyst+releasing+hydrogen+from+water.">Photocatalyst releasing hydrogen from water.</a> Nature. 440 (7082), 295-295 (2006).</li><li>Jacobson, M. Z., Colella, W. G., Golden, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleaning+the+Air+and+Improving+Health+with+Hydrogen+Fuel-Cell+Vehicles.">Cleaning the Air and Improving Health with Hydrogen Fuel-Cell Vehicles.</a> Science. 308 (5730), 1901-1905 (2005).</li><li>Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., Bahnemann, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+Applications+of+Semiconductor+Photocatalysis.">Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis.</a> Chem. Rev. 95 (1), 69-96 (1995).</li><li>Dukovic, G., Merkle, M. G., Nelson, J. H., Hughes, S. M., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodeposition+of+Pt+on+Colloidal+CdS+and+CdSe/CdS+Semiconductor+Nanostructures.">Photodeposition of Pt on Colloidal CdS and CdSe/CdS Semiconductor Nanostructures.</a> Adv. Mater. 20 (22), 4306-4311 (2008).</li><li>Menagen, G., Macdonald, J. E., Shemesh, Y., Popov, I., Banin, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Au+Growth+on+Semiconductor+Nanorods:+Photoinduced+versus+Thermal+Growth+Mechanisms.">Au Growth on Semiconductor Nanorods: Photoinduced versus Thermal Growth Mechanisms.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (47), 17406-17411 (2009).</li><li>Alemseghed, M. G., Ruberu, T. P. A., Vela, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Fabrication+of+Colloidal+Semiconductor-Metal+Hybrid+Heterostructures:+Site+Selective+Metal+Photo+Deposition.">Controlled Fabrication of Colloidal Semiconductor-Metal Hybrid Heterostructures: Site Selective Metal Photo Deposition.</a> Chem. Mater. 23 (15), 3571-3579 (2011).</li><li>Frame, F. A., 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=Photocatalytic+Water+Oxidation+with+Nonsensitized+IrO2+Nanocrystals+under+Visible+and+UV+Light.">Photocatalytic Water Oxidation with Nonsensitized IrO2 Nanocrystals under Visible and UV Light.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (19), 7264-7267 (2011).</li><li>Iwase, A., Kato, H., Kudo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+Photodeposition+Method+in+the+Presence+of+Nitrate+Ions+for+Loading+of+an+Iridium+Oxide+Cocatalyst+for+Water+Splitting.">A Novel Photodeposition Method in the Presence of Nitrate Ions for Loading of an Iridium Oxide Cocatalyst for Water Splitting.</a> Chemistry Letters. 34 (7), 946-947 (2005).</li><li>Kalisman, P., Kauffmann, Y., Amirav, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photochemical+oxidation+on+nanorod+photocatalysts.">Photochemical oxidation on nanorod photocatalysts.</a> J. Mater. Chem. 3 (7), 3261-3265 (2015).</li><li>Ryu, W. H., 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=Crystalline+IrO2-decorated+TiO2+nanofiber+scaffolds+for+robust+and+sustainable+solar+water+oxidation.">Crystalline IrO2-decorated TiO2 nanofiber scaffolds for robust and sustainable solar water oxidation.</a> J. Mater. Chem. A. 2 (16), 5610-5615 (2014).</li><li>Nakagawa, T., Bjorge, N. S., Murray, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrogenerated+IrOx+Nanoparticles+as+Dissolved+Redox+Catalysts+for+Water+Oxidation.">Electrogenerated IrOx Nanoparticles as Dissolved Redox Catalysts for Water Oxidation.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (43), 15578-15579 (2009).</li><li>Talapin, D. 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=Seeded+Growth+of+Highly+Luminescent+CdSe/CdS+Nanoheterostructures+with+Rod+and+Tetrapod+Morphologies.">Seeded Growth of Highly Luminescent CdSe/CdS Nanoheterostructures with Rod and Tetrapod Morphologies.</a> Nano Lett. 7 (10), 2951-2959 (2007).</li><li>Carbone, L., 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+and+Micrometer-Scale+Assembly+of+Colloidal+CdSe/CdS+Nanorods+Prepared+by+a+Seeded+Growth+Approach.">Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach.</a> Nano Lett. 7 (10), 2942-2950 (2007).</li><li>Amirav, L., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+Hydrogen+Production+with+Tunable+Nanorod+Heterostructures.">Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1 (7), 1051-1054 (2010).</li><li>Nakibli, Y., Kalisman, P., Amirav, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Less+Is+More:+The+Case+of+Metal+Cocatalysts.">Less Is More: The Case of Metal Cocatalysts.</a> J. Phys. Chem. Lett. 6, 2265-2268 (2015).</li><li>Lupo, M. G., 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=Ultrafast+Electron-Hole+Dynamics+in+Core/Shell+CdSe/CdS+Dot/Rod+Nanocrystals.">Ultrafast Electron-Hole Dynamics in Core/Shell CdSe/CdS Dot/Rod Nanocrystals.</a> Nano Lett. 8 (12), 4582-4587 (2008).</li><li>Raino, G., 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=Probing+the+Wave+Function+Delocalization+in+CdSe/CdS+Dot-in-Rod+Nanocrystals+by+Time-+and+Temperature-Resolved+Spectroscopy.">Probing the Wave Function Delocalization in CdSe/CdS Dot-in-Rod Nanocrystals by Time- and Temperature-Resolved Spectroscopy.</a> ACS Nano. 5 (5), 4031-4036 (2011).</li><li>Talapin, D. V., Lee, J. S., Kovalenko, M. V., Shevchenko, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prospects+of+Colloidal+Nanocrystals+for+Electronic+and+Optoelectronic+Applications.">Prospects of Colloidal Nanocrystals for Electronic and Optoelectronic Applications.</a> Chem. Rev. 110 (1), 389-458 (2010).</li><li>Kraus, R. M., 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=Room-Temperature+Exciton+Storage+in+Elongated+Semiconductor+Nanocrystals.">Room-Temperature Exciton Storage in Elongated Semiconductor Nanocrystals.</a> Phys. Rev. Lett. 98 (1), 017401 (2007).</li><li>She, C., Demorti&#232;re, A., Shevchenko, E. V., Pelton, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+Shape+to+Control+Photoluminescence+from+CdSe/CdS+Core/Shell+Nanorods.">Using Shape to Control Photoluminescence from CdSe/CdS Core/Shell Nanorods.</a> J. Phys. Chem. Lett. 2 (12), 1469-1475 (2011).</li><li>Manthiram, K., Beberwyck, B. J., Talapin, D. V., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seeded+Synthesis+of+CdSe/CdS+Rod+and+Tetrapod+Nanocrystals.">Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals.</a> J. Vis. Exp. (82), (2013).</li><li>Yu, W. W., Qu, L., Guo, W., Peng, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Determination+of+the+Extinction+Coefficient+of+CdTe,+CdSe,+and+CdS+Nanocrystals.">Experimental Determination of the Extinction Coefficient of CdTe, CdSe, and CdS Nanocrystals.</a> Chem. Mater. 15 (14), 2854-2860 (2003).</li><li>Miao, M. S., Seshadri, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rh2O3+versus+IrO2:+relativistic+effects+and+the+stability+of+Ir4.">Rh2O3 versus IrO2: relativistic effects and the stability of Ir4.</a> J. Phys. Condens. Matter. 24 (21), 215503 (2012).</li><li>Amirav, L., Alivisatos, A. 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>

Los autores no tienen nada que revelar.

La síntesis de semillas CdSe y CdSe @ CdS sembradas barras ha sido bien estudiado 21,24,25. Ligeras modificaciones a las cantidades, temperaturas y tiempos para las etapas de la síntesis de estas partículas de sustrato se pueden utilizar para ajustar su longitud, diámetro, y / o morfología. El protocolo de síntesis descrito en este documento produce altamente fotoluminiscentes cabezas de serie-barras de dimensiones uniformes. El procedimiento de intercambio de ligandos permi...

Fotocatálisis presenta una solución atractiva y prometedora para la generación de energía renovable y otras aplicaciones ambientales como el tratamiento de agua y purificación del aire 1-3. división del agua en general, impulsado por energía solar, podría ser una fuente de combustible de hidrógeno limpio y renovable; Sin embargo, a pesar de décadas de investigación, los sistemas que sean suficientemente estable y eficiente para el uso práctico aún no se han realizado. Tanto fotodeposición y fotocatálisis semiconductor mediada basan en el mismo mecanismo de separar fotogenerados pares electrón-hueco y les conduce a la superficie, donde pueden iniciar reacciones redox. Las similitudes entre estos dos procesos hacen fotodeposición una herramienta sintética atractiva para el campo de la fotocatálisis 4-6. Se espera que este método para tomar la producción fotocatalizador a nuevas e inexploradas fronteras. Se podría potencialmente ofrecer un control impecable sobre la disposición espacialde los diferentes componentes en un heteroestructuras, y avanzar en la capacidad de construir sistemas de nanopartículas sofisticados. En última instancia, el método nos llevará un paso más cerca de realizar un fotocatalizador eficiente para la conversión directa de la energía solar y combustible. Se investigó el crecimiento de IrO 2 como un co-catalizador, ya que se sabe que es un catalizador eficaz para la oxidación del agua 7-11. Una estructura ajustable de punto cuántico (CdSe) incrustado en una varilla (sulfuro de cadmio) 12,13 se utilizó como sustrato nuestra fotocatalizador 14,15. Actualmente es indeterminado si la vía oxidativa se produce a través de una ruta mediada por, o por un ataque agujero directa. Aquí, nuestro conocimiento y control sobre los agujeros photogenerated en la heteroestructura semiconductora pueden ser aprovechadas para un estudio sobre el mecanismo de las reacciones de oxidación. Esto se hace posible por la arquitectura de sustrato, lo que facilita la localización de agujeros confinados 16,17 y la formación de unadistinta sitio de reacción de oxidación en la varilla. El uso de materiales a nanoescala con el portador de carga localizada puede ser explotado para estudios sobre el mecanismo de las reacciones redox por simple examen de los productos. De esta manera fotodeposición se puede utilizar como una sonda única de las dos vías de reacción de reducción y oxidación. Este es un ejemplo de las nuevas e interesantes posibilidades que ofrece la combinación de fotodeposición y de vanguardia síntesis coloidal 18-20. La búsqueda para desarrollar un fotocatalizador eficiente para la separación del agua y la conversión de la energía renovable se ha convertido en un importante impulso dentro de la comunidad materiales. Esto ha estimulado el interés en todo el mundo en CdS, que se sabe que es muy activo para la producción de hidrógeno, a pesar de que se ve obstaculizada por la inestabilidad fotoquímica. Nuestro trabajo trata aquí el talón de Aquiles del material. IRO 2 decorada CdSe @ CdS barras demuestran una notable estabilidad fotoquímica bajo iluminación prolongada en puraagua.

<table><tbody><tr><td>Sulfur (S)</td><td>Sigma</td><td>84683</td><td></td></tr><tr><td>Selenium (Se)</td><td>Sigma</td><td>229865</td><td></td></tr><tr><td>Cadmium Oxide (CdO)</td><td>Sigma</td><td>202894</td><td>Highly Toxic</td></tr><tr><td>n-Octadecylphosphonic acid (ODPA)</td><td>Sigma</td><td>715166</td><td></td></tr><tr><td>Propylphosphonic acid (PPA)</td><td>Sigma</td><td>305685</td><td>Highly regulated in some countries and regions</td></tr><tr><td>Butylphosphonic acid (BPA)</td><td>Sigma</td><td>737933</td><td>Alternative to PPA</td></tr><tr><td>Hexylphosphonic acid (HPA)</td><td>Sigma</td><td>750034</td><td>Alternative to PPA</td></tr><tr><td>Trioctylphosphonic oxide (TOPO)</td><td>Sigma</td><td>346187</td><td></td></tr><tr><td>Tri-n-octylphosphine, 97% (TOP)</td><td>Sigma</td><td>718165</td><td>Air sensitive</td></tr><tr><td>Spectrochemical Stirbar</td><td>Sigma</td><td>Z363545</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Hydroxide</td><td>Sigma</td><td>S5881</td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Sigma</td><td>322415</td><td></td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Sigma</td><td>244511</td><td></td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Sigma</td><td>296090</td><td></td></tr><tr><td>Octylamine</td><td>Sigma</td><td>74988</td><td></td></tr><tr><td>Nonanoic Acid</td><td>Sigma</td><td>N5502</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Sigma</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>Mercaptoundecanoic Acid (MUA)</td><td>Sigma</td><td>674427</td><td></td></tr><tr><td>Tetramethylammonium Hydroxide (TMAH)</td><td>Sigma</td><td>T7505</td><td></td></tr><tr><td>Apiezon H Grease (high temperature grease)</td><td>Sigma</td><td>Z273562</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Persulfate</td><td>Sigma</td><td>216232</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Nitrate</td><td>Sigma</td><td>229938</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Hexachloroiridate(III) hydrate</td><td>Sigma</td><td>288160</td><td></td></tr><tr><td>Mounted 455 nm LED</td><td>Thorlabs</td><td>M455L3</td><td></td></tr><tr><td>Cuvette Holder</td><td>Thorlabs</td><td>CVH100</td><td></td></tr><tr><td>25 ml 3-neck Round Bottom Flask</td><td>Chemglass</td><td>CG-1524-A-02</td><td></td></tr><tr><td>Liebig Condensor</td><td>Chemglass</td><td>CG-1218-A-20</td><td></td></tr><tr><td>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).

Micrografías electrónicas de transmisión (TEM) se recogieron con el fin de ver la distribución de óxido de iridio en las barras de cabezas de serie (Figura 1). muestras de TEM se prepararon pipeteando una gota de partículas disueltas en una rejilla de TEM. Difracción de rayos X (XRD, Figura 2) y de fotoelectrones espectros de rayos X (XPS, la Figura 3) se utilizaron para caracterizar el crecimiento observado como ...

Watch this Scientific Journal Video about Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods at JoVE.com

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.

Fotoquímico oxidativo Crecimiento de iridio nanopartículas de óxido de 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 ...

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

9.5K vistas.  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.

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

Compact Quantum Dots for Single-molecule Imaging

Single-molecule imaging is an important tool for understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the spatial and temporal heterogeneity of molecular behaviors that underlie cellular biology 1-4. To image an individual molecule of interest, it is typically conjugated to a fluorescent tag (dye, protein, bead, or quantum dot) and observed with epifluorescence or total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. While dyes and fluorescent proteins have been the mainstay of fluorescence imaging for decades, their fluorescence is unstable under high photon fluxes necessary to observe individual molecules, yielding only a few seconds of observation before complete loss of signal. Latex beads and dye-labeled beads provide improved signal stability but at the expense of drastically larger hydrodynamic size, which can deleteriously alter the diffusion and behavior of the molecule under study.
Quantum dots (QDs) offer a balance between these two problematic regimes. These nanoparticles are composed of semiconductor materials and can be engineered with a hydrodynamically compact size with exceptional resistance to photodegradation 5. Thus in recent years QDs have been instrumental in enabling long-term observation of complex macromolecular behavior on the single molecule level. However these particles have still been found to exhibit impaired diffusion in crowded molecular environments such as the cellular cytoplasm and the neuronal synaptic cleft, where their sizes are still too large 4,6,7.
Recently we have engineered the cores and surface coatings of QDs for minimized hydrodynamic size, while balancing offsets to colloidal stability, photostability, brightness, and nonspecific binding that have hindered the utility of compact QDs in the past 8,9. The goal of this article is to demonstrate the synthesis, modification, and characterization of these optimized nanocrystals, composed of an alloyed HgxCd1-xSe core coated with an insulating CdyZn1-yS shell, further coated with a multidentate polymer ligand modified with short polyethylene glycol (PEG) chains (Figure 1). Compared with conventional CdSe nanocrystals, HgxCd1-xSe alloys offer greater quantum yields of fluorescence, fluorescence at red and near-infrared wavelengths for enhanced signal-to-noise in cells, and excitation at non-cytotoxic visible wavelengths. Multidentate polymer coatings bind to the nanocrystal surface in a closed and flat conformation to minimize hydrodynamic size, and PEG neutralizes the surface charge to minimize nonspecific binding to cells and biomolecules. The end result is a brightly fluorescent nanocrystal with emission between 550-800 nm and a total hydrodynamic size near 12 nm. This is in the same size range as many soluble globular proteins in cells, and substantially smaller than conventional PEGylated QDs (25-35 nm).

We describe the preparation of colloidal quantum dots with minimized hydrodynamic size for single-molecule fluorescence imaging. Compared to conventional quantum dots, these nanoparticles are similar in size to globular proteins and are optimized for single-molecule brightness, stability against photodegradation, and resistance to nonspecific binding to proteins and cells.

Compact Puntos Cuánticos for Imaging sola molécula

Single-molecule imaging is an important tool for  understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the  spatial and temporal ...

Investigación

Ingeniería

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials offering a superior control over the spatial distribution of charge carriers across material interfaces. As this study demonstrates, a combination of donor-acceptor nanocrystal (NC) domains in a single nanoparticle can lead to the realization of efficient photocatalytic1-5 materials, while a layered assembly of donor- and acceptor-like nanocrystals films gives rise to photovoltaic materials.
Initially the paper focuses on the synthesis of composite inorganic nanocrystals, comprising linearly stacked ZnSe, CdS, and Pt domains, which jointly promote photoinduced charge separation. These structures are used in aqueous solutions for the photocatalysis of water under solar radiation, resulting in the production of H2 gas. To enhance the photoinduced separation of charges, a nanorod morphology with a linear gradient originating from an intrinsic electric field is used5. The inter-domain energetics are then optimized to drive photogenerated electrons toward the Pt catalytic site while expelling the holes to the surface of ZnSe domains for sacrificial regeneration (via methanol). Here we show that the only efficient way to produce hydrogen is to use electron-donating ligands to passivate the surface states by tuning the energy level alignment at the semiconductor-ligand interface. Stable and efficient reduction of water is allowed by these ligands due to the fact that they fill vacancies in the valence band of the semiconductor domain, preventing energetic holes from degrading it. Specifically, we show that the energy of the hole is transferred to the ligand moiety, leaving the semiconductor domain functional. This enables us to return the entire nanocrystal-ligand system to a functional state, when the ligands are degraded, by simply adding fresh ligands to the system4.
To promote a photovoltaic charge separation, we use a composite two-layer solid of PbS and TiO2 films. In this configuration, photoinduced electrons are injected into TiO2 and are subsequently picked up by an FTO electrode, while holes are channeled to a Au electrode via PbS layer6. To develop the latter we introduce a Semiconductor Matrix Encapsulated Nanocrystal Arrays (SMENA) strategy, which allows bonding PbS NCs into the surrounding matrix of CdS semiconductor. As a result, fabricated solids exhibit excellent thermal stability, attributed to the heteroepitaxial structure of nanocrystal-matrix interfaces, and show compelling light-harvesting performance in prototype solar cells7.

A general strategy for the development of charge-separating semiconductor nanocrystal composites deployable for solar energy production is presented. We show that assembly of donor-acceptor nanocrystal domains in a single nanoparticle geometry gives rise to a photocatalytic function, while bulk-heterojunctions of donor-acceptor nanocrystal films can be used for photovoltaic energy conversion.

Captación de energía solar por medio de carga de separación nanocristales y sus sólidos

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

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.

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

Química

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted significant interests across the research fields of materials science, physics, chemistry and biology. The key enabling technology is a liquid cell. We fabricate liquid cells with thin viewing windows through a sequential microfabrication process, including silicon nitride membrane deposition, photolithographic patterning, wafer etching, cell bonding, etc. A liquid cell with the dimensions of a regular TEM grid can fit in any standard TEM sample holder. About 100 nanoliters reaction solution is loaded into the reservoirs and about 30 picoliters liquid is drawn into the viewing windows by capillary force. Subsequently, the cell is sealed and loaded into a microscope for in situ imaging. Inside the TEM, the electron beam goes through the thin liquid layer sandwiched between two silicon nitride membranes. Dynamic processes of nanoparticles in liquids, such as nucleation and growth of nanocrystals, diffusion and assembly of nanoparticles, etc., have been imaged in real time with sub-nanometer resolution. We have also applied this method to other research areas, e.g., imaging proteins in water. Liquid cell TEM is poised to play a major role in revealing dynamic processes of materials in their working environments. It may also bring high impact in the study of biological processes in their native environment.

We have developed a self-contained liquid cell, which allows imaging through liquids using a transmission electron microscope. Dynamic processes of nanoparticles in liquids can be revealed in real time with sub-nanometer resolution.

Revelando los procesos dinámicos de los materiales en líquidos con líquido de transmisión celular Microscopía Electrónica

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature solvents. These coordinating ligands help solubilize and stabilize the nanoparticles while in solution, and can influence the resulting size and reactivity of the nanoparticles during their formation. Despite the ubiquity of using ligands during synthesis, the presence of aliphatic ligands on the nanoparticle surface can result in a number of problems during the end use of the nanoparticles, necessitating further ligand stripping or ligand exchange procedures. We have developed a way to synthesize cadmium sulfide (CdS) nanoparticles using a unique sulfur copolymer. This sulfur copolymer is primarily composed of elemental sulfur, which is a cheap and abundant material. The sulfur copolymer has the advantages of operating both as a high temperature solvent and as a sulfur source, which can react with a cadmium precursor during nanoparticle synthesis, resulting in the generation of ligand free CdS. During the reaction, only some of the copolymer is consumed to produce CdS, while the rest remains in the polymeric state, thereby producing a nanocomposite material. Once the reaction is finished, the copolymer stabilizes the nanoparticles within a solid polymeric matrix. The copolymer can then be removed before the nanoparticles are used, which produces nanoparticles that do not have organic coordinating ligands. This nascent synthesis technique presents a method to produce metal-sulfide nanoparticles for a wide variety of applications where the presence of organic ligands is not desired.

Herein we present a method to synthesize ligand-free cadmium sulfide (CdS) nanoparticles based on a unique sulfur copolymer. The sulfur copolymer operates as a high temperature solvent and a sulfur source during the nanoparticle synthesis and stabilizes the nanoparticles after the reaction.

Síntesis del ligando libre de CdS nanopartículas dentro de una matriz de copolímero de azufre

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature ...

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.

Hidroquinona basado Síntesis de oro Nanorods

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

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are composed of CdSSe branches grown on ZnO nanowires that are vertically aligned on a transparent sapphire substrate. The morphology was measured via scanning electron microscopy. The crystal structure was determined by X-ray powder diffraction analysis. Both the ZnO stem and CdSSe branches have a predominantly wurtzite crystal structure. The mole ratio of S and Se in the CdSSe branches was measured by energy dispersive X-ray spectroscopy. The CdSSe branches result in strong visible light absorption. Photoluminescence (PL) spectroscopy showed that the stem and branches form a type-II heterojunction. PL lifetime measurements showed a decrease in the lifetime of emission from the trees when compared to emission from individual ZnO stems or CdSSe branches and indicate fast charge transfer between CdSSe and ZnO. The vertically aligned ZnO stems provide a direct electron transport pathway to the substrate and allow for efficient charge separation after photoexcitation by visible light. The combination of the abovementioned properties makes ZnO/CdSSe nanotrees promising candidates for applications in solar cells, photocatalysis, and opto-electronic devices.

Here, we prepare and characterize novel tree-like hierarchical ZnO/CdSSe nanostructures, where CdSSe branches are grown on vertically aligned ZnO nanowires. The resulting nanotrees are a potential material for solar energy conversion and other opto-electronic devices.

Síntesis del jerárquica ZnO / CdSSe heteroestructura Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

Facet-to-facet Linking of Shape-anisotropic Colloidal Cadmium Chalcogenide Nanostructures

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be covalently and site-specifically linked via their end facets, resulting in polymer-like linear or branched chains. The linking procedure begins with a cation-exchange process in which the end facets of the cadmium chalcogenide NCs are first converted to silver chalcogenide. This is followed by the selective removal of ligands at their surface. This results in cadmium chalcogenide NCs with highly reactive silver chalcogenide end facets that spontaneously fuse upon contact with each other, thereby establishing an interparticle facet-to-facet attachment. Through the judicious choice of precursor concentrations, an extensive network of linked NCs can be produced. Structural characterization of the linked NCs is carried out via low- and high-resolution transmission electron microscopy (TEM), as well as energy-dispersive X-ray spectroscopy, which confirm the presence of silver chalcogenide domains between chains of cadmium chalcogenide NCs.

A protocol detailing how shape-anisotropic colloidal cadmium chalcogenide nanocrystals can be covalently linked via their end facets is presented here.

Faceta a faceta vincular de forma anisotrópica cadmio coloidal calcógeno nanoestructuras

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be ...

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.

Mediada por el ligando de la nucleación y crecimiento de nanopartículas de Metal de paladio

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

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic nanoparticles is developed. Guidelines for the replication of the reactor and its operation are provided in detail. Three different composite systems (Pt/graphene, Pt/TiO2, and Au/TiO2) with monodisperse and uniformly distributed particles are produced by this reactor, and the photodeposition mechanism, as well as the synthesis optimization strategy, are discussed. The synthesis methods and their technical aspects are described comprehensively. The role of the ultraviolet (UV) dose (in each excitation pulse) on the photodeposition process is investigated and the optimum values for each composite system are provided.

For a continuous and scalable synthesis of noble-metal-based nanocomposites, a novel photocatalytic reactor is developed and its structure, operation principles, and product quality optimization strategies are described.