JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

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

Abstract

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).

Introduction

Photocatalysis מציג פתרון אטרקטיבי ומבטיח עבור דור אנרגיה מתחדשת ויישומים סביבתיים אחרים כגון טיפול במים ואוויר טיהור 1-3. פיצול מים בסך הכל, מונעים על ידי אנרגיה סולארית, יכולים להיות המקור של דלק מימן נקי מתחדש; עם זאת, למרות עשרות שנים של מחקר, המערכות שנמצא יציבים ויעילים מספיק לשימוש מעשי לא מומשו.

שניהם photodeposition ו photocatalysis בתיווך המוליכים למחצה מסתמכים על אותו המנגנון של הפרדת זוגות אלקטרון-חור תמונה שנוצרה ונהיגה אותם אל פני שטח שבו הם יכולים ליזום תגובות חמצון-חיזור. הדמיון בין שני התהליכים הללו להפוך photodeposition כלי סינטטי אטרקטיבי בתחום photocatalysis 4-6. שיטה זו צפויה להימשך ייצור photocatalyst כדי אופקים חדשים שלא נחקר. זה קיים פוטנציאל מציע בקרה וטהורה על הסידור המרחבישל מרכיבים שונים בתוך heterostructures, ולהתקדם היכולת לבנות מערכות ננו-חלקיקים מתוחכמים. בסופו של דבר השיטה תביא אותנו צעד אחד קרוב יותר למימוש photocatalyst יעיל המרת אנרגית שמש אל דלק ישיר.

חקרנו את הצמיחה של IRO 2 כמו שיתוף זרז, כפי שהוא מוכר כדי להיות זרז יעיל עבור חמצון מי 7-11. מבנה מתכונן של נקודה קוונטית (CdSe) מוטבע (גופרי קדמיום) מוט 12,13 שימש מצע photocatalyst שלנו 14,15. זה כרגע לא נקבע אם מסלול החמצונים מתרחש דרך מסלול בתיווך, או על ידי התקפת חור ישירה. כאן, הידע והשליטה שלנו על חורי photogenerated ב heterostructure מוליך למחצה ניתן לרתום למחקר מכניסטית של תגובות חמצון. זה מתאפשר על ידי ארכיטקטורת המצע, המאפשר לוקליזציה של חורים מרותקים 16,17 היווצרות שלאתר תגובת חמצון מובהק על המוט. השימוש של חומרים ננומטריים עם נושאים מטען מקומיים ניתן לנצל עבור מחקרים מכניסטית של תגובות חמצון-חיזור על ידי בדיקה פשוטה של ​​המוצרים. בשנת photodeposition בדרך זו יכולה לשמש בדיקה ייחודית של שני שבילי תגובת החיזור והחמצון. זוהי דוגמה אחת של האופקים החדשים המוענקת על ידי שילוב של photodeposition וחיתוך סינתזה קצה קולואידים 18-20.

השאיפה לפתח photocatalyst יעיל עבור פיצול מים והמרה אנרגיה מתחדשת הפכה דחף חשוב בקהילת החומרים. זה דרבן התעניינות עולמית תקליטורים, אשר ידועה להיות מאוד פעיל לייצור מימן, אם כי הוא הקשה על ידי חוסר יציבות פוטו. עבודתנו כאן מתייחסת העקב אכילס של חומר. IRO 2 מוטות תקליטורי CdSe @ מעוצב להפגין יציבות פוטו מדהים תחת תאורה ממושכת טהורמַיִם.

Protocol

1. סינתזה של Quantum Dots 21

  1. הכנת TOP: Se המבשר
    1. שלב 58 מ"ג של אבקת Se עם 0.360 גרם של Tri-n-octylphosphine (TOP) בבקבוקון עם מחצה.
    2. Sonicate העליון: תערובת Se עד שיהיה ברור ללא מוצקים.
  2. סינתזה של CdSe
    1. שלב 3.0 גרם תחמוצת trioctylphosphine (TOPO), 280 מ"ג n-octadecylphosphonic חומצה (ODPA), ו -60 מ"ג CDO עם בר 3 מ"מ x 8 מ"מ גלילי ומערבבים בבקבוק 25 מ"ל 3-צוואר עגול התחתונה מצויד תרמי (מוכנס מתאם זכוכית מותאם אישית), מעבה ריפלוקס עם T-משותף (צוואר במרכז), ו מחץ גומי. הרכיבו את כל המפרקים זכוכית ל-זכוכית עם גריז ואקום בטמפרטורה גבוהה. חבר את T-משותף קו Schlenk בצד אחד כי ניתן להעביר בין גז ואקום אינרטי נקי, תוך חיבור הקצה השני bubbler.
      זהירות: CDO רעיל מאוד צריך להישקל והוסיף אל הבקבוק התחתי העגולה בתוך env סגורironment כגון שבתא הכפפות.
    2. מניח את מנגנון הבקבוק התחתי עגול בתוך מעטפת חימום, ולטהר עם גז אינרטי.
    3. מחממים המוצקים בבקבוק התחתי העגול 150 מעלות צלזיוס, והקפידו להתחיל בחישה נמרצת פעם התרכובות להמס (סביב 60-80 מעלות צלזיוס). על מנת להימנע מעל הגבול העליון של היעד טמפרטורה, חום עד 100 מעלות צלזיוס ולאחר מכן 150 מעלות צלזיוס פעם קצב החימום מאיטה או מייצב.
    4. דגה את התערובת תחת ואקום (150 מעלות צלזיוס) במשך שעה 1 לפחות תוך ערבוב. ודא T-משותף אינו פתוח לקהל bubbler או שמן יהיה להישאב לתוך הבקבוק וקו Schlenk. בעת מעבר מגז הוואקום להיזהר מעבר לאט, כדי למנוע יותר לרתיחה מתגלגלת.
    5. למלא את הבקבוק עם גז אינרטי (וממשיך לזרום גז על מדגם) ולהגדיל את הטמפרטורה ל -350 מעלות צלזיוס. הפתרון צריך להפוך ברור כפי שהוא מתחמם, ומוצקים עודפים על קיר הבקבוק יכול להיות שנאספו על ידי מתערבל זהיר של בקבוק.
    6. להזריק 1.5 גרם של TOP לתוך הבקבוק דרך מחצה. אפשר טמפרטורת הפתרון לייצוב לפני שתמשיך.
      הערה: נסו לצמצם את כמות האוויר / לחות מוזרק על ידי שמירה על TOP בבקבוקון septa תחת אווירה אינרטי, והזרקת זה כמה שיותר מהר.
    7. להזריק כל TOP: תערובת Se (מוכן בסעיף 1.1) לתוך הבקבוק דרך מחצה, באמצעות מחט רחב להזריק את TOP: Se במהירות אחידה ככל האפשר.
    8. תן התגובה להמשיך בפעם הרצויה, ולהסיר מן מעטפת החימום.
      1. לזרעים מאוד קטנים ומסיר מאש ממש לפני ההזרקה. עבור זרעים גדולים להסיר את הבקבוק מהאש מיד לאחר הזרקת TOP: Se או לאחר המתנה של עד 3 דקות. כבר לחכות לגרום זרעים גדולים.
    9. תן התגובה מגניבה כ 100 ° C ו להזריק כ 5 מיליליטר של טולואן degassed. מעבירים את הפתרון בקבוקון תחת אווירה אינרטי לניקוי.
      לאטה: כדי לפשט את התהליך הזה 10 מ"ל של טולואן יכול להיות ממוקם בתוך 20 מ"ל בקבוקון עם septa תחת זרם בלתי פוסק של גז אינרטי. השתמש כמחצית טולואן זה להזריק לתוך תערובת הקירור, ולאחר מכן להעביר את התערובת המקוררת בחזרה לתוך בקבוקון זה.
    10. ניקוי של זרעים
      1. שים את הפתרון צינור צנטריפוגות 50 מ"ל.
      2. הוספת מתנול (כ 5 מ"ל) כדי לזרז את הזרעים מתערובת טולואן.
      3. צנטריפוגות ב 3,400 XG במשך 5 דקות.
      4. למזוג supernatant ברורה מחדש לפזר את גלולה ב טולואן (5-10 מ"ל).
      5. חוזרים על שלבים 1.2.10.2 דרך 1.2.10.4 לפחות שלוש פעמים בסך הכל.
    11. לדלל aliquot קטן של זרעים טולואן כדי למדוד Ultraviolet-גלוי (UV-Vis) ספיגת בין 350-800 ננומטר. השתמש פסגות לקביעת ריכוז וגודל הזרעים CdSe כמתואר בספרות 22.

2. סינתזה של Seeded RoDS 21

  1. הכנת TOP: S המבשר
    1. שלב 1.2 גרם של S עם 15 גרם של TOP בבקבוקון עם בר ומערבבים.
    2. מערבבים עד ברור ללא מוצקים (בדרך כלל לפחות 24 שעות).
    3. מדוד 0.62 גרם של תערובת זו לתוך בקבוקון עם מחצה.
  2. הכנת TOP: CdSe המבשר
    1. מדוד את הנפח המתאים של זרעי CdSe משלב 1 (מבוסס על שיא UV-Vis) לתוך בקבוקון עם מחצה.
      הערה: ריכוז מחושב של 5x10 -5 עם 2.25 זרעי ננומטר (הוא הערכים מחושבים מתוך UV-Vis הספקטרום 22), השתמשתי 300 μl של פתרון.
    2. לאדות את טולואן באמצעות קו ואקום עד הזרעים יבשים. אין להשאיר תחת ואקום במשך יותר מ 5-10 דקות פעם יבשות, כמו זה יכול לבזות את איכות הזרעים.
    3. Re-לפזר כל הזרעים היבשים ב 0.5 גרם של TOP.
  3. סינתזה של תקליטורים @ CdSe
    1. שלב 60 מ"ג חומצה propylphosphonic (PPA), 3.35 TOPO g, 1.080 גרם ODPA, ו -230 מ"ג CDO עם בר ומערבבים גלילי 3 מ"מ x 8 מ"מ בבקבוק 25 מ"ל 3-צוואר עגול התחתונה מצויד תרמי (מוכנס מתאם זכוכית מותאם אישית), מעבה ריפלוקס עם צוואר מרכז T-משותף ( ), ו מחץ גומי. הרכיבו את כל המפרקים זכוכית ל-זכוכית עם גריז ואקום בטמפרטורה גבוהה. חבר את T-משותף קו Schlenk בצד אחד כי ניתן להעביר בין גז ואקום אינרטי נקי, תוך חיבור הקצה השני bubbler.
      זהירות: CDO רעיל מאוד צריך להישקל והוסיף אל תחתית עגולה בתוך סביבה סגורה, כגון שבתא הכפפות. PPA מוסדר במדינות מסוימות והוא יכול להיות מוחלף על ידי חומצת butylphosphonic (BPA, 72 מ"ג) או חומצת hexylphosphonic (HPA, 80 מ"ג), כי BPA ו HPA בדרך כלל תוצאה של מוטות קצרות.
    2. מניח את מנגנון הבקבוק התחתי עגול בתוך מעטפת חימום, ולטהר עם גז אינרטי.
    3. מחממים המוצקים בבקבוק התחתי העגול עד 120 מעלות צלזיוס, והקפד להתחיל בחישה נמרצת פעם compounds להמיס (סביב 60-80 מעלות צלזיוס). על מנת להימנע מעל הגבול העליון של היעד טמפרטורה, חום עד 90 מעלות צלזיוס ולאחר מכן 120 מעלות צלזיוס פעם קצב החימום מאיטה או מייצב.
    4. דג את התערובת תחת הוואקום (ב 120 מעלות צלזיוס) במשך ½ שעה לפחות תוך ערבוב.
      1. ודא T-משותף אינו פתוח לקהל bubbler או שמן יהיה להישאב לתוך הבקבוק וקו Schlenk. בעת מעבר מגז הוואקום להיזהר מעבר לאט, כדי למנוע יותר לרתיחה מתגלגלת. השתמש מלכודת קרה עם חנקן נוזלי (LN 2) עבור ואקום טוב יותר.
    5. למלא את הבקבוק עם גז אינרטי (וממשיך לזרום גז על מדגם) ולהגדיל את הטמפרטורה ל 320 מעלות צלזיוס. הפתרון צריך להפוך ברור כפי שהוא מתחמם, ומוצקים עודפים על קיר הבקבוק יכול להיות שנאספו על ידי מתערבל זהיר של בקבוק.
    6. מגניב בחזרה אל 120 ° C דגה תחת ואקום כמו בשלב 1.2.4.
    7. למלא ועל לחמם את הבקבוק כמו בשלב 1.2.5.
    8. להזריק 1.5 גרם של TOP לתוך הבקבוק דרך מחצה. אפשר טמפרטורת הפתרון לייצב ב 340 ° C לפני שתמשיך.
      הערה: נסו לצמצם את כמות האוויר / לחות מוזרק על ידי שמירה על TOP בבקבוקון septa תחת אווירה אינרטי, והזרקת זה כמה שיותר מהר.
    9. להזריק את TOP: תערובת S לתוך הבקבוק דרך מחצה, באמצעות מחט רחב להזריק את TOP: S במהירות אחידה ככל האפשר. התחל טיימר.
    10. בדיוק 20 שניות לאחר הזרקת TOP: S, להזריק את TOP: תערובת CdSe לתוך הבקבוק דרך מחצה, באמצעות מחט רחב להזריק את TOP: CdSe במהירות אחידה ככל האפשר.
      הערה: הטמפרטורה צריכה ירדה אל מתחת ל 330 מעלות צלזיוס על ידי בשלב זה נובע מהוספה של פתרונות TOP RT.
    11. כוונו את הטמפרטורה ל -320 מעלות צלזיוס ולתת התגובה להמשיך במשך פרק הזמן הרצוי (8-15 דקות), ולהסיר מן המעטפת חימום.
    12. תן התגובה לקרר הרחק מעטפת החימוםד להזריק כ 5 מ"ל של טולואן degassed כאשר הטמפרטורה מגיעה כ 100 מעלות צלזיוס. מעבירים את הפתרון בקבוקון תחת אווירה אינרטי לניקוי.
      הערה: כדי לפשט את התהליך הזה 10 מ"ל של טולואן יכול להיות ממוקם בתוך 20 מ"ל בקבוקון עם septa תחת זרם בלתי פוסק של גז אינרטי. השתמש כמחצית טולואן זה להזריק לתוך תערובת הקירור, ולאחר מכן להעביר את התערובת המקוררת בחזרה לתוך בקבוקון זה.
    13. ניקוי של מוטות
      1. שים את הפתרון צינור צנטריפוגות 50 מ"ל.
      2. הוספת מתנול (כ 5 מ"ל) כדי לזרז את הזרעים מתערובת טולואן.
      3. צנטריפוגות ב 3,400 XG במשך 5 דקות.
      4. למזוג supernatant ברורה מחדש לפזר את הגלולה ב כ 10 מיליליטר הקסאן.
      5. להוסיף 1-2 מ"ל כל אחד n-octylamine וחומצה nonanoic לפתרון. הפתרון צריך להיות שקוף.
      6. הוסף 5 מ"ל מתנול ו צנטריפוגות במשך 5 דקות ב 3400 x ז.
      7. חזור על שלבים 2.3.13.4 דרך 2.3.13.6 לפחות עוד פעמיים.
      8. Re-לפזר גלולה ב 10 מ"ל של טולואן. אם גלולה לא מתמוסס בקלות, יותר צעדי ניקוי נדרשים סביר, ובמקרה חזרו על שלבים 2.3.13.4 דרך 2.3.13.6.
      9. להוסיף כ 7 מ"ל של IPA, 1 מ"ל בכל פעם, עד הפתרון הוא מעונן במקצת גם כאשר מעורב.
      10. צנטריפוגה במשך 30 דקות ב 2200 XG כדי להפריד מוטים יותר מכל דבר אחר.
      11. Re-לפזר גלולה ב 10-15 מ"ל של טולואן.
    14. לדלל aliquot קטן של זרעים טולואן כדי למדוד ספיגת UV-Vis ו / או photoluminescence (PL) של מוטות.
      הערה: כל נפח aliquot מקובל כל עוד הגורם לדילול ידוע, עם זאת, גורמים לדילול אופייני יהיו 20. PL, קליטה צריך להיות או מתחת 0.1 באורך גל העירור נבחר (משתמשים בדרך כלל 450 ננומטר).

3. העברת Seeded מוטות כדי בתמיסה מימית

  1. Prepaמנה של פתרון מתנול
    1. יוצקים כ 10 מ"ל של מתנול לתוך צינור צנטריפוגות.
    2. להוסיף כ 250 מ"ג חומצה mercaptoundecanoic (MUA) ו -400 הידרוקסיד מ"ג tetramethylammonium (TMAH).
    3. וורטקס או ולתת לשבת עד שכל המוצקים להמסה מלאה.
  2. ליגנד Exchange
    1. הוספת מתנול (5-10 מ"ל, או מספיק כדי להקדים את מוטות) כדי ¼ כדי ½ של מוטות מסונתז מ שלב 2 ב צינור צנטריפוגות.
      הערה: ההיקף המוטה השמש יהיה תלוי בכמות של טולואן נהג לפזר את המוטות לאחסון. אם 10-15 מיליליטר משמש כפי שהוצע בשלב 2.3.13.11, אז 3-6 מיליליטר של פתרון המוט צריך להיות מתאים.
    2. צנטריפוגות ב 3,400 XG במשך 5 דקות.
    3. למזוג supernatant ברור.
    4. להוסיף את כל פתרון מתנול ממדור 3.1 עד הגלולה.
    5. וורטקס או שייק ביד לפזר באופן מלא. אפשר פתרון לשבת לפחות שעה 1 כדי לאפשר חילופי ליגנד מרבי להתרחש.
      NOTE: הפתרון צריך להיות מותר לשבת במשך לפחות שעה 1 גם אם היא נראית לפזר לאלתר ובאופן מוחלט
    6. הפרד את הפתרון לשני חצאים בשני צינורות צנטריפוגות.
      הערה: שמור את צינור צנטריפוגות המשמשים צעד 3.1 ולהעביר מחצית הפתרון לתוך שם.
    7. הוסף 20 מ"ל של טולואן אל כל מחצית. אם קיימת הפרדת פאזות בין אלכוהול טולואן להוסיף טיפה מתנול חכם לשלבים ולשלב מחדש.
    8. צנטריפוגות ב 7,700 XG במשך 15 דקות.
    9. מאוד בזהירות למזוג supernatant ברור גלולה.
    10. להפוך את הצינור צנטריפוגות בקפידה על מנת לייבש את המדגם.
    11. מוסיפים מים ultrapure 5 מ"ל של גלולה ולאחסן בקבוקון עטוף היטב בנייר כסף אל (או כיסוי אטום אחרים).
      הערה: לאחר עברו טולואן למים, המוטות אינן photostable, וזו הסיבה שהם מכוסים. גם אם כל זמן בחושך המוטה צריכים לשמש בהקדם האפשרי, וזה לא מומלץ מוטות חנות במיםיותר מחודש.

צמיחת 4. של חלקיקי Nanocrystalline אירידיום

  1. נתרן הידרוקסידי
    1. בקבוקון פלסטיק לשקול את 1,450 מ"ג NaOH. ממסי NaOH במי ultrapure 20 מיליליטר. הפתרון צריך להיות ברור ללא מוצקים.
  2. נתרן persulfate
    1. בקבוקון פלסטיק לשקול את 950 מ"ג NAS 2 O 8. ממיסים NAS 2 O 8 ב 20 מ"ל מים ultrapure. הפתרון צריך להיות ברור ללא מוצקים.
  3. נתרן חנקתי
    1. בקבוקון פלסטיק לשקול את 300 מ"ג ננו 3. ממיסים Nano 3 ב -18 מ"ל מים ultrapure. הפתרון צריך להיות ברור ללא מוצקים.
  4. פתרון אירידיום המבשר
    1. בקבוקון פלסטיק לשקול את 50 מ"ג Na 3 IrCl 6. ממיסים Na 3 IrCl 6 במים ultrapure 5.0 מ"ל. הפתרון צריך להיות חום שקוף (כמו ויסקי) ללא מוצקים.
  5. מִרֹאשׁparation של המדגם
    1. מניחים בוחש ספקטרוסקופיות ב קובט פוליסטירן סטנדרטי.
      הערה: מאחר הפתרון הוא מאוד בסיסי, קוורץ cuvettes זכוכית אחר לא אמור לשמש.
    2. להוסיף 0.20 מ"ל אירידיום מבשר פתרון משלב 4.4.1.
    3. להוסיף 0.50 מיליליטר פתרון חנק משלב 4.3.1.
    4. להוסיף 0.30 מ"ל של מוטות זורעים במים מסעיף 3 (להתחקות טולואן מחילופי ליגנד עלול לגרום ערפול של קיר קובט).
    5. להוסיף 0.50 מ"ל של תמיסת persulfate משלב 4.2.1.
    6. להוסיף 0.50 מ"ל של תמיסת נתרן הידרוקסידי משלב 4.1.1.
  6. תאורת המדגם
    1. מניחים את קובט בבעל עם יכולות ערבוב.
    2. להאיר עם אור 450 ננומטר ב 100 mW עד 4 שעות. הפתרון צריך להפוך ירוק ובהמשך כחול.
  7. מדגם איסוף
    1. יוצקים פתרון (אבל לא בר ומערבבים) לתוך צינור צנטריפוגות.
    2. צנטריפוגות ב 7,700 XG במשך 10 דקות.
    3. לְטַפֵּלמלא למזוג supernatant מן הגלולה, שאמור להיות ירוק או כחול תלויים בזמן התגובה שנבחר.
      הערה: גלולה כעת ניתן שנאספו או התפזרו ממס קוטבי באמצעות sonication לשימוש בניסויים אחרים.

תוצאות

Micrographs אלקטרוני הילוכים (TEM) נאספו על מנת לראות את ההתפלגות של תחמוצת אירידיום על מוטות זרע (איור 1). דגימות TEM הוכנו על ידי pipetting ירידה של חלקיקים מומסים על גבי רשת TEM. רנטגן עקיפה (XRD, איור 2), ספקטרום photoelectron רנטגן (XPS, איור 3) שימ...

Discussion

הסינתזה של זרעי CdSe ו CdSe @ מוטה תקליטורים זורעים כבר גם למדה 21,24,25. שינויים קלים לסכומים, טמפרטורות, והשעות המתייחסים מדרגות סינתזה של חלקיקי המצע אלה יכולים לשמש כדי אורך, קוטר מנגינה, ו / או המורפולוגיה שלהם. הפרוטוקול הסינטטי המתוארים כאן המניבה ביותר photoluminescent ז...

Disclosures

החוקרים אין לי מה לחשוף.

Acknowledgements

מחקר זה נתמך על ידי תוכנית I-CORE של הוועדה לתכנון ותקצוב של הקרן הלאומית למדע (מענק מס '152/11). אנו מודים מהפקולטה לכימיה ע"ש שוליך והטכניון - מכון טכנולוגי לישראל עבור חבילת מעבדה ההפעלה משופצת. אנו מודים גם האגודה המלכותית לכימיה רשות בהתאמת חומרים http://dx.doi.org/10.1039/C4TA06164K לשימוש בכתב היד הזה. ד"ר Kalisman בזכות המילגה שוליך הבתר על תמיכתם. אנו מודים לד"ר ירון קאופמן עזרתו עם HR-TEM ו HAADF וכן ד"ר Kamira וינפלד על סיועה עם אפיון XPS.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Sulfur (S)Sigma84683
Selenium (Se)Sigma229865
Cadmium Oxide (CdO)Sigma202894Highly Toxic
n-Octadecylphosphonic acid (ODPA)Sigma715166
Propylphosphonic acid (PPA)Sigma305685Highly regulated in some countries and regions
Butylphosphonic acid (BPA)Sigma737933Alternative to PPA
Hexylphosphonic acid (HPA)Sigma750034Alternative to PPA
Trioctylphosphonic oxide (TOPO)Sigma346187
Tri-n-octylphosphine, 97% (TOP)Sigma718165Air sensitive
Spectrochemical StirbarSigmaZ363545
Sodium HydroxideSigmaS5881
MethanolSigma322415
TolueneSigma244511
HexaneSigma296090
OctylamineSigma74988
Nonanoic AcidSigmaN5502
IsopropanolSigma278475
Mercaptoundecanoic Acid (MUA)Sigma674427
Tetramethylammonium Hydroxide (TMAH)SigmaT7505
Apiezon H Grease (high temperature grease)SigmaZ273562
Sodium PersulfateSigma216232
Sodium NitrateSigma229938
Sodium Hexachloroiridate(III) hydrateSigma288160
Mounted 455 nm LEDThorlabsM455L3
Cuvette HolderThorlabsCVH100
25 ml 3-neck Round Bottom FlaskChemglassCG-1524-A-02
Liebig CondensorChemglassCG-1218-A-20
T-Joint AdapterChemglassAF-0509-10

References

  1. Maeda, K., et al. Photocatalyst releasing hydrogen from water. Nature. 440 (7082), 295-295 (2006).
  2. Jacobson, M. Z., Colella, W. G., Golden, D. M. Cleaning the Air and Improving Health with Hydrogen Fuel-Cell Vehicles. Science. 308 (5730), 1901-1905 (2005).
  3. Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., Bahnemann, D. W. Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis. Chem. Rev. 95 (1), 69-96 (1995).
  4. Dukovic, G., Merkle, M. G., Nelson, J. H., Hughes, S. M., Alivisatos, A. P. Photodeposition of Pt on Colloidal CdS and CdSe/CdS Semiconductor Nanostructures. Adv. Mater. 20 (22), 4306-4311 (2008).
  5. Menagen, G., Macdonald, J. E., Shemesh, Y., Popov, I., Banin, U. Au Growth on Semiconductor Nanorods: Photoinduced versus Thermal Growth Mechanisms. J. Am. Chem. Soc. 131 (47), 17406-17411 (2009).
  6. Alemseghed, M. G., Ruberu, T. P. A., Vela, J. Controlled Fabrication of Colloidal Semiconductor-Metal Hybrid Heterostructures: Site Selective Metal Photo Deposition. Chem. Mater. 23 (15), 3571-3579 (2011).
  7. Frame, F. A., et al. Photocatalytic Water Oxidation with Nonsensitized IrO2 Nanocrystals under Visible and UV Light. J. Am. Chem. Soc. 133 (19), 7264-7267 (2011).
  8. Iwase, A., Kato, H., Kudo, A. A Novel Photodeposition Method in the Presence of Nitrate Ions for Loading of an Iridium Oxide Cocatalyst for Water Splitting. Chemistry Letters. 34 (7), 946-947 (2005).
  9. Kalisman, P., Kauffmann, Y., Amirav, L. Photochemical oxidation on nanorod photocatalysts. J. Mater. Chem. 3 (7), 3261-3265 (2015).
  10. Ryu, W. H., et al. Crystalline IrO2-decorated TiO2 nanofiber scaffolds for robust and sustainable solar water oxidation. J. Mater. Chem. A. 2 (16), 5610-5615 (2014).
  11. Nakagawa, T., Bjorge, N. S., Murray, R. W. Electrogenerated IrOx Nanoparticles as Dissolved Redox Catalysts for Water Oxidation. J. Am. Chem. Soc. 131 (43), 15578-15579 (2009).
  12. Talapin, D. V., et al. Seeded Growth of Highly Luminescent CdSe/CdS Nanoheterostructures with Rod and Tetrapod Morphologies. Nano Lett. 7 (10), 2951-2959 (2007).
  13. Carbone, L., et al. Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach. Nano Lett. 7 (10), 2942-2950 (2007).
  14. Amirav, L., Alivisatos, A. P. Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures. J. Phys. Chem. Lett. 1 (7), 1051-1054 (2010).
  15. Nakibli, Y., Kalisman, P., Amirav, L. Less Is More: The Case of Metal Cocatalysts. J. Phys. Chem. Lett. 6, 2265-2268 (2015).
  16. Lupo, M. G., et al. Ultrafast Electron-Hole Dynamics in Core/Shell CdSe/CdS Dot/Rod Nanocrystals. Nano Lett. 8 (12), 4582-4587 (2008).
  17. Raino, G., et al. Probing the Wave Function Delocalization in CdSe/CdS Dot-in-Rod Nanocrystals by Time- and Temperature-Resolved Spectroscopy. ACS Nano. 5 (5), 4031-4036 (2011).
  18. Talapin, D. V., Lee, J. S., Kovalenko, M. V., Shevchenko, E. V. Prospects of Colloidal Nanocrystals for Electronic and Optoelectronic Applications. Chem. Rev. 110 (1), 389-458 (2010).
  19. Kraus, R. M., et al. Room-Temperature Exciton Storage in Elongated Semiconductor Nanocrystals. Phys. Rev. Lett. 98 (1), 017401 (2007).
  20. She, C., Demortière, A., Shevchenko, E. V., Pelton, M. Using Shape to Control Photoluminescence from CdSe/CdS Core/Shell Nanorods. J. Phys. Chem. Lett. 2 (12), 1469-1475 (2011).
  21. Manthiram, K., Beberwyck, B. J., Talapin, D. V., Alivisatos, A. P. Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals. J. Vis. Exp. (82), (2013).
  22. Yu, W. W., Qu, L., Guo, W., Peng, X. Experimental Determination of the Extinction Coefficient of CdTe, CdSe, and CdS Nanocrystals. Chem. Mater. 15 (14), 2854-2860 (2003).
  23. Miao, M. S., Seshadri, R. Rh2O3 versus IrO2: relativistic effects and the stability of Ir4. J. Phys. Condens. Matter. 24 (21), 215503 (2012).
  24. Amirav, L., Alivisatos, A. P. Luminescence Studies of Individual Quantum Dot Photocatalysts. J. Am. Chem. Soc. 135 (35), 13049-13053 (2013).
  25. Vaneski, A., Schneider, J., Susha, A. S., Rogach, A. L. Aqueous synthesis of CdS and CdSe/CdS tetrapods for photocatalytic hydrogen generation. APL Materials. 2 (1), 012104 (2014).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

108photodepositionnanoheterostructuresphotocatalysis

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved