Um protocolo de fotodeposição plasmônica redutiva potencializa a capacidade de guiar o conjunto de metais covalentes sub-cinco nanômetros em locais específicos com características interfaciais ideais em condições de processamento ambiente. A principal vantagem desta técnica é a capacidade de usar um campo externo, como um laser para controlar a espessura e a localização do crescimento do metal epitaxial. Já demonstramos fotodeposição plasmônica de platina metálica e prata, e temos confiança de que este método pode ser estendido a muitos outros para uma variedade de aplicações catalíticas.
Demonstrando o procedimento, seremos eu e Jonathan Boltersdorf, um químico do Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA. Para iniciar este procedimento, diluir 830 microliters de ácido clorídrico concentrado com água a 100 mililitros para obter uma solução de ácido clorídrico molar 0,1. Diluir 4 mililitros desta solução com água para 20 mililitros para criar uma solução de ácido clorídrico de 20 mililitros.
Pipeta 10 mililitros desta solução de ácido clorídrico de 20 mililitros em vidros apropriados. Em seguida, adicione 0,0177 gramas de cloreto de paládio-dois ao ácido clorídrico e misture através da sônica até que todo o cloreto de paládio (ii)seja dissolvido. A solução resultante do tetrocloloropallidato dihidrogênio deve ter uma concentração de 10 mililitrolares, e deve exibir uma cor laranja escura.
Em seguida, pipeta 2,5 mililitros de solução de nanorod de ouro suspensa aquosamente suspensa com um a 10 milil cetyltrimethyl ammonium bromato surfactante em um cuvette de volume macro de comprimento de caminho de 1 centímetro com uma barra de agitação magnética. Coloque a cuvette em um prato de mexida. Pipeta 475 microliters de metanol desgaseado na cuvette enquanto mexe suavemente.
Continue mexendo por aproximadamente 15 a 20 minutos enquanto remove periodicamente quaisquer bolhas tocando suavemente a parte inferior da cuvette contra uma superfície rígida, conforme necessário. Depois disso, pipeta cinco microliters de estoque concentrado ácido clorídrico na cuvette e deixá-lo misturar por 15 minutos. Em seguida, injete 25 microlitadores de 10 mililitros de tetrocloroópio na mistura de reação para uma relação atômica de paládio ao ouro de um a cinco.
Deixe a solução complexa no escuro por uma hora enquanto mexe. Em seguida, irradie a mistura de reação com uma lâmpada de tungstênio-halógeno filtrada de 715 milímetros sempolarizada por 24 horas. No dia seguinte, lave os produtos químicos residuais e os reagentes dos nanorods de ouro paládio por centrifugação a 9000 vezes G.Use uma pipeta para remover o sobrenante, e suspenda a pelota na água.
Mergulhe o frasco em um sônico de banho por um a dois minutos para dispersar os nanorods e completar a lavagem. Repita todo esse processo de lavagem mais uma vez. Neste estudo, espectros absorventes UV são registrados temporalmente para elucidar mudanças ao adicionar cada componente que compreende a mistura de reação começando com os nanorods de ouro.
A adição de metanol e ácido clorídrico diminui a magnitude da absorção através da diluição. A adição de tetrochloropallidate diidrodgênico faz com que as características de transferência de carga UV e metal surjam. Após o equilíbrio no escuro por uma hora, as moléculas de paládio(ii)exibem bandas de transferência de carga a 247 e 310 nanômetros.
Após a irradiação na ressonância de plasmon de superfície longitudinal de ouro nanorod, as bandas de transferência de carga rapidamente se inclinam para 230 e 277 nanômetros, respectivamente. A magnitude de absorção do pico dominante de transferência de carga diminui de 1,7 para aproximadamente 0,47 durante um período de 24 horas devido à fotoredução do paládio absorvido(ii) por elétrons quentes plasmônicos. Os dois modos SPR são então analisados antes e depois da irradiação ressonante.
O SPR longitudinal muda de 807 para 816 nanômetros. Com expansão de largura de linha de 7 nanômetros, o SPR transversal permanece inalterado. A XPS confirma a presença de paládio metálico pelo surgimento de linhas paládio-3D em energias de ligação de 335 e 340 elétrons volts.
TEM revela as morfologias dos nanorods de ouro misturados com tetrocloloropallidato de dihidrogênio no escuro e após irradiação ressonante. A iluminação ressonante produz nanorods de ponta afiada com interfaces radiais ásperas. Tais características não são observadas no escuro.
A distribuição dos comprimentos de nanorod indica que o comprimento médio cresceu de 127 para 129 nanômetros. Isso se deve à presença de paládio fotodepositado nas extremidades das hastes, conforme confirmado em um mapa eds. É importante que a concentração de CTAB não exceda de um a 10 mililitros na solução nanorod de ouro de estoque.
Caso contrário, o transporte precursor para a superfície dourada será inibido. Este procedimento pode ser facilmente adaptado para fotoreducer outros metais catalíticos, como platina ou irídio em estruturas de sementes plasmonicamente ativas para sintetizar uma ampla gama de fotocatalysts. Agora temos uma arquitetura onde a energia plasmônica pode ser passada diretamente para uma superfície catalítica sem qualquer barreira interfacial que nos permita investigar a fotocatálise plasmônica de forma mais eficaz.
O ácido clorídrico é um ácido corrosivo e forte e deve ser manuseado em um capô de fumaça com equipamentos de proteção pessoal adequados, como óculos e luvas.
