Un protocollo di fotodeposizione plasmonica riduttivo potenzia la capacità di guidare l'assemblaggio di metalli covalenti sub-cinque nanometrici in luoghi mirati con caratteristiche interfacciali ottimali in condizioni di lavorazione ambientale. Il principale vantaggio di questa tecnica è la capacità di utilizzare un campo esterno come un laser per controllare lo spessore e la posizione della crescita del metallo epitassiale. Abbiamo già dimostrato la fotodeposizione plasmonica del platino metallico e dell'argento e abbiamo fiducia che questo metodo possa essere esteso a molti altri per una varietà di applicazioni catalitiche.
A dimostrare la procedura saremo io e Jonathan Boltersdorf, un chimico del laboratorio di ricerca dell'esercito degli Stati Uniti. Per iniziare questa procedura, diluire 830 microlitri di acido cloridrico concentrato con acqua a 100 millilitri per ottenere una soluzione di acido cloridrico molare 0,1. Diluire 4 millilitri di questa soluzione con acqua a 20 millilitri per creare una soluzione di acido cloridrico da 20 millimolare.
Pipetta 10 millilitri di questa soluzione di acido cloridrico millimolare da 20 millimolare in vetreria appropriata. Aggiungere quindi 0,0177 grammi di cloruro di palladio-due all'acido cloridrico e mescolare per sonicazione fino a quando tutto il cloruro di palladio(ii)non viene sciolto. La soluzione risultante di tetrocloropallidate di idrogeno deve avere una concentrazione di 10 millimolare e deve presentare un colore arancione scuro.
Quindi, pipetta da 2,5 millilitri di soluzione di nanorod d'oro sospesa in sequenza con una o 10 millimolare celtiltrimetile bromuro di bromuro di ammonio in una cuvette macro volume di lunghezza di 1 centimetro con una barra di agitazione magnetica. Posizionare la cuvetta su una piastra di agitazione. Pipetta 475 microlitri di metanolo degassato nella cuvetta mentre si mescola delicatamente.
Continuare a mescolare per circa 15-20 minuti rimuovendo periodicamente eventuali bolle toccando delicatamente il fondo della cuvetta contro una superficie rigida in base alle esigenze. Successivamente, pipettare cinque microlitri di acido cloridrico concentrato nella cuvetta e lasciarlo mescolare per 15 minuti. Successivamente, iniettare 25 microlitri di tetrocloropallidate di diidrogeno millimolare nella miscela di reazione per un rapporto atomico tra palladio e oro da uno a cinque.
Lasciare che la soluzione sia complessa al buio per un'ora mescolando. Quindi irradiare la miscela di reazione con una lampada alogeno di tungsteno filtrata lunga 715 nanometri ad un'intensità di 35 milliwatt per centimetro squadrata per 24 ore. Il giorno successivo, lavare le sostanze chimiche residue e i reagenti dalle nanorodi palladio-oro centrifugando a 9000 volte G.Utilizzare una pipetta per rimuovere il supernatante e sospendere di nuovo il pellet in acqua.
Immergere il flaconcino in un sonicatore da bagno per uno o due minuti per disperdere le nanorodi e completare il lavaggio. Ripetere ancora una volta l'intero processo di lavaggio. In questo studio, gli spettri vis assorbenti UV sono temporaneamente registrati per chiarire i cambiamenti all'aggiunta di ogni componente che comprende la miscela di reazione che inizia con le nanorodi d'oro.
L'aggiunta di metanolo e acido cloridrico riduce la magnitudine dell'assorbanza attraverso la diluizione. L'aggiunta di tetrocloropallidate di idrogeno fa emergere il ritardo UV e le caratteristiche di trasferimento della carica metallica. Dopo aver equilibrato al buio per un'ora, le molecole di palladio(ii) mostrano bande di trasferimento di carica a 247 e 310 nanometri.
Dopo l'irradiazione alla risonanza plasmonica longitudinale della superficie nanorod d'oro, le bande di trasferimento della carica si spostamento rapidamente verso il blu rispettivamente a 230 e 277 nanometri. La magnitudine di assorbanza del picco di trasferimento della carica dominante diminuisce da 1,7 a circa 0,47 in un periodo di 24 ore a causa della fotoriduzione del palladio assorbito(ii) da elettroni caldi plasmonici. Le due modalità SPR vengono quindi analizzate prima e dopo l'irradiazione risonante.
L'SPR longitudinale si allontana da 807 a 816 nanometri. Con un'espansione della larghezza della linea di 7 nanometri, l'SPR trasversale rimane invariato. XPS conferma la presenza di palladio metallico dall'emergere di linee palladio-3D a energie di legame di 335 e 340 volt elettronici.
Il TEM rivela le morfologie delle nanorodi d'oro mescolate con tetrocloropallidate di idrogeno al buio e dopo l'irradiazione risonante. L'illuminazione risonante produce nanorodi dalla punta affilata con interfacce radiali ruvide. Tali caratteristiche non si osservano al buio.
La distribuzione delle lunghezze dei nanodi indica che la lunghezza media è cresciuta da 127 a 129 nanometri. Ciò è dovuto alla presenza di palladio fotodepositato alle estremità delle aste, come confermato in una mappa EDS. È importante che la concentrazione di CTAB non superi da uno a 10 millimolare nella soluzione di nanorodo d'oro.
Altrimenti, il trasporto precursore sulla superficie urea sarà inibito. Questa procedura può essere facilmente adattata per fotoridurre altri metalli catalitici come il platino o l'iridio su strutture di semi plasmonically attive per sintetizzare una vasta gamma di fotocatalizzatisti. Ora abbiamo un'architettura in cui l'energia plasmonica può essere passata direttamente su una superficie catalitica senza alcuna barriera interfacciale che ci consente di indagare la fotocatalisi plasmonica in modo più efficace.
L'acido cloridrico è un acido corrosivo e forte e deve essere maneggiato in una cappa aspirante con adeguati dispositivi di protezione individuale come occhiali e guanti.
