Un protocolo de fotodeposición plasmónica reductiva potencia la capacidad de guiar el ensamblaje de metal covalente de sub cinco nanómetros en lugares específicos con características interfaciales óptimas en condiciones de procesamiento ambiental. La principal ventaja de esta técnica es la capacidad de utilizar un campo externo como un láser para controlar el grosor y la ubicación del crecimiento del metal epitaxial. Ya hemos demostrado fotodeposición plasmónica de platino metálico y plata, y tenemos confianza en que este método se puede extender a muchos otros para una variedad de aplicaciones catalíticas.
Demostrando el procedimiento seremos Jonathan Boltersdorf y yo, un químico del Laboratorio de Investigación del Ejército de los EE.UU. Para iniciar este procedimiento, diluir 830 microlitros de ácido clorhídrico concentrado en stock con agua a 100 mililitros para obtener una solución de ácido clorhídrico molar 0,1. Diluir 4 mililitros de esta solución con agua a 20 mililitros para crear una solución de ácido clorhídrico de 20 milimolares.
Pipetear 10 mililitros de esta solución de ácido clorhídrico de 20 milimolares en cristalería adecuada. A continuación, añadir 0,0177 gramos de cloruro de paladio-dos al ácido clorhídrico y mezclar a través de sonicación hasta que todo el cloruro de paladio(ii) se disuelva. La solución resultante de dihidrogeno tetrocloroopallidate debe tener una concentración de 10 milimolar, y debe exhibir un color naranja oscuro.
A continuación, pipeteadores de 2,5 mililitros de solución de nanorod de oro suspendida acuosamente con un tensioactivo de bromuro de amonio de cetiltrimetil millimermolar en una cubeta de volumen macro de 1 centímetro de longitud de trayecto con una barra de agitación magnética. Coloque la cubeta en un plato de agitación. Pipeta 475 microlitros de metanol desgasificación en la cubeta mientras se agita suavemente.
Continúe revolviendo durante aproximadamente 15 a 20 minutos mientras retira periódicamente cualquier burbuja tocando suavemente la parte inferior de la cubeta contra una superficie rígida según sea necesario. Después de esto, pipetear cinco microlitros de ácido clorhídrico concentrado en la cubeta y dejar que se mezcle durante 15 minutos. A continuación, inyectar 25 microlitros de 10 tetrocloropalia dihidrógeno milimotora en la mezcla de reacción para una relación atómica de paladio a oro de uno a cinco.
Deje que la solución se complexe en la oscuridad durante una hora mientras se agita. A continuación, irradiar la mezcla de reacción con una lámpara de tungsteno-halógeno filtrada de 715 nanómetros de largo pasado a una intensidad de 35 milivatios por centímetro cuadrado durante 24 horas. Al día siguiente, lave los productos químicos y reactivos residuales de los nanorods de paladio-oro centrifugando a 9000 veces G.Use una pipeta para quitar el sobrenadante, y vuelva a suspender el pellet en agua.
Sumerja el vial en un sonicador de baño durante uno o dos minutos para dispersar las nanorods y completar el lavado. Repita todo este proceso de lavado una vez más. En este estudio, los espectros absorbentes de UV vis se registran temporalmente para dilucidar los cambios al agregar cada componente que comprende la mezcla de reacción comenzando con las nanorods de oro.
La adición de metanol y ácido clorhídrico disminuye la magnitud de la absorbancia a través de la dilución. La adición de tetrocloroopallidate dihidroquin hace que surjan características de transferencia de carga de metal y retraso UV. Después de equilibrar en la oscuridad durante una hora, las moléculas de paladio (ii) exhiben bandas de transferencia de carga a 247 y 310 nanómetros.
Tras la irradiación en la resonancia de plasmon de superficie longitudinal de nanorod de oro, las bandas de transferencia de carga cambian rápidamente de azul a 230 y 277 nanómetros respectivamente. La magnitud de la absorción del pico de transferencia de carga dominante disminuye de 1,7 a aproximadamente 0,47 durante un período de 24 horas debido a la fotorreducción de paladio absorbido(ii) por electrones calientes plasmónicos. Los dos modos SPR se analizan antes y después de la irradiación resonante.
El desplazamiento al rojo del SPR longitudinal de 807 a 816 nanómetros. Con una expansión de ancho de línea de 7 nanómetros, el SPR transversal permanece inalterado. XPS confirma la presencia de paladio metálico mediante la aparición de líneas de paladio-3D a energías de unión de 335 y 340 voltios de electrones.
TEM revela las morfologías de las nanorodas de oro mezcladas con tetrocloopallidate dihidrógeno en la oscuridad y después de la irradiación resonante. La iluminación resonante produce nanorods de punta afilada con interfaces radiales rugosas. Tales características no se observan en la oscuridad.
La distribución de longitudes de nanorod indica que la longitud media creció de 127 a 129 nanómetros. Esto se debe a la presencia de paladio fotodepositado en los extremos de las varillas, como se confirma en un mapa de EDS. Es importante que la concentración de CTAB no exceda de uno a 10 milimolar en la solución de nanorod de oro en stock.
De lo contrario, se inhibirá el transporte precursor a la superficie de oro. Este procedimiento se puede adaptar fácilmente para fotograducir otros metales catalíticos como el platino o el iridio en estructuras de semillas plasmónicamente activas para sintetizar una amplia gama de fotocatalistas. Ahora tenemos una arquitectura donde la energía plasmónica se puede pasar directamente a una superficie catalítica sin ninguna barrera interfacial que nos permita investigar la fotocatálisis plasmónica de manera más eficaz.
El ácido clorhídrico es un ácido corrosivo y fuerte y debe ser manejado en una campana de humos con el equipo de protección personal adecuado, como gafas y guantes.
