Name: visible-light induced reduction of graphene oxide using plasmonic nanoparticle
Uploaded: 2015-09-22T16:00:00
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Ce travail a été soutenu par le National Research Foundation de Corée (2013R1A1A1061387) et fonds de recherche KU-KIST.

1. Préparation du précurseur <ol><li> Préparation d&#39;oxyde de graphène (GO): <ol><li> Préparation GO utilisant la méthode de Hummer 14 modifié <ol><li> Ajouter 3,0 g de paillettes de graphite à un mélange de H 2 SO 4 concentré / H 3 PO 4 (360: 40 ml) à température ambiante. (Note: spécial le soin doit être pris lors de l&#39;utilisation des acides forts H 2 SO 4 et H 3 PO 4.) </li><li> Ajouter KMnO 4 (18,0 g) lentement sous agitation et...

<ol>
	<li>Novoselov, K. S., 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=Electric+Field+Effect+in+Atomically+Thin+Carbon+Films.">Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films.</a> Science. 306 (5696), 666-669 (2004).</li><li>Obraztsov, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+Vapour+Deposition+Making+Graphene+on+a+Large+Scale.">Chemical Vapour Deposition Making Graphene on a Large Scale.</a> Nat Nanotechnol. 4 (4), 212-213 (2009).</li><li>Choi, W., Lahiri, I., Seelaboyina, R., Kang, Y. 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Technol. 2 (11), 2227-2230 (2012).</li><li>Liu, S., Tian, J., Wang, L., Sun, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+the+production+of+reduced+graphene+oxide+using+benzylamine+as+a+reducing+and+stabilizing+agent+and+its+subsequent+decoration+with+Ag+nanoparticles+for+enzymeless+hydrogen+peroxide+detection.">A method for the production of reduced graphene oxide using benzylamine as a reducing and stabilizing agent and its subsequent decoration with Ag nanoparticles for enzymeless hydrogen peroxide detection.</a> CARBON. 49 (10), 3158-3164 (2011).</li><li>Tian, J., 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=Environmentally+Friendly,+One&#8211;Pot+Synthesis+of+Ag+Nanoparticle+Decorated+Reduced+Graphene+Oxide+Composites+and+Their+Application+to+Photocurrent+Generation.">Environmentally Friendly, One&#8211;Pot Synthesis of Ag Nanoparticle Decorated Reduced Graphene Oxide Composites and Their Application to Photocurrent Generation.</a> Inorg. Chem. 51 (8), 4742-4746 (2012).</li><li>Tian, J., 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=Three&#8211;Dimensional+Porous+Supramolecular+Architecture+from+Ultrathin+gC3N4+Nanosheets+and+Reduced+Graphene+Oxide:+Solution+Self-Assembly+Construction+and+Application+as+a+Highly+Efficient+Metal&#8211;Free+Electrocatalyst+for+Oxygen+Reduction+Reaction.">Three&#8211;Dimensional Porous Supramolecular Architecture from Ultrathin gC3N4 Nanosheets and Reduced Graphene Oxide: Solution Self-Assembly Construction and Application as a Highly Efficient Metal&#8211;Free Electrocatalyst for Oxygen Reduction Reaction.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (2), 1011-1017 (2014).</li><li>Liu, S., 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=Stable+Aqueous+Dispersion+of+Graphene+Nanosheets:+Noncovalent+Functionalization+by+a+Polymeric+Reducing+Agent+and+Their+Subsequent+Decoration+with+Ag+Nanoparticles+for+Enzymeless+Hydrogen+Peroxide+Detection.">Stable Aqueous Dispersion of Graphene Nanosheets: Noncovalent Functionalization by a Polymeric Reducing Agent and Their Subsequent Decoration with Ag Nanoparticles for Enzymeless Hydrogen Peroxide Detection.</a> Macromolecules. 43 (23), 10078-10083 (2010).</li><li>Li, 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=Photocatalytic+synthesis+of+highly+dispersed+Pd+nanoparticles+on+reduced+graphene+oxide+and+their+application+in+methanol+electro&#8211;oxidation.">Photocatalytic synthesis of highly dispersed Pd nanoparticles on reduced graphene oxide and their application in methanol electro&#8211;oxidation.</a> Catal. Sci. Technol. 2 (6), 1153-1156 (2012).</li></ol>

Irradiation de lumière visible sur une solution GO pendant 30 min avec des nanoparticules d&#39;or (AuNPs, AuNSs &amp; AuNRs) a montré les couleurs rapides changements de la lumière jaune-brun à noir (Figure 1). Pour obtenir un produit R-GO très pur avec un rendement élevé, il ya deux facteurs importants doivent suivre. L&#39;un est l&#39;utilisation d&#39;un catalyseur comme AuNPs plasmonique efficace, car AuNPs peuvent fortement absorber la lumière visible parmi les autres structures (ie,<...

<html> La méthode 1 et de vapeur chimique à base de la première scotch développé dépôt 2 étaient excellentes méthodes pour produire l&#39;état vierge d&#39;un graphène, mais la grande synthèse de graphène à grande échelle ou de graphène formation d&#39;une couche sur la surface avec vaste zone a été considéré comme une limitation clé de méthodes précédentes. 3 l&#39;une des solutions possibles pour la synthèse R-GO à grande échelle sera procédé de synthèse par voie chimique humide qui nécessite d&#39;abord les réactions avec les oxydants forts, vaste traitements physiques tels que les ultrasons pour produire GO feuille, et enfin la réduction des fonctionnalités d&#39;oxygène ces comme hydroxy, époxyde et des groupes carbonyle dans GO est essentielle afin de récupérer ses propriétés physiques originales 4 Partiellement., la réduction de GO a été réalisée avec soit la méthode chimique utilisant de l&#39;hydrazine ou ses dérivés 5 ou par un procédé de traitement thermique (550-1,100 ° C) dans une atmosphère inerte ou réductrice. 6 jove_content &quot;&gt; Ces procédés nécessitent des produits chimiques toxiques, à long temps de réaction et haute température qui a augmenté la demande totale d&#39;énergie pour la synthèse R-GO. 7 Alors que les processus de réduction de photo-irradiation tels que, processus 8 photo-thermique induite par les UV en utilisant un xénon pulsé flash, 9 pulsée laser assistée par 10 et photo-thermique de chauffage avec des lumières flash de l&#39;appareil photo 11 ont également été signalés pour la préparation de la R-GO. En général, la faible efficacité de conversion des méthodes photo-induites propagé à l&#39;utilisation des UV ou pulsé irradiation laser qui peut fournir de l&#39;énergie de photons de haute. La faible consommation d&#39;énergie de photons de la lumière visible limite son utilisation et pas attiré beaucoup pour la synthèse R-GO. Excellentes propriétés d&#39;absorption de la lumière de nanoparticules plasmoniques dans les régions visibles et / ou NIR peut grandement améliorer les inconvénients actuels de l&#39;utilisation de la lumière visible pour la synthèse R-GO. 12,13 conditions réactionnelles douces, peu de temps de réaction et l&#39;utilisation limitée de ch toxiquesemicals pourraient faire la lumière visible plasmon induite assisté réduction photocatalytique de GO comme une méthode alternative utile. Dans présent procédé, nous décrivons la méthode synthétique r-GO efficace et simple en utilisant des nanoparticules plasmoniques et la lumière visible. La progression de la réaction a été jugée fortement dépendantes des structures de nanoparticules plasmoniques tels que des nanoparticules sphériques d&#39;or (AuNPs), nanorods or (AuNRs), et nanostars d&#39;or (AuNSs). L&#39;utilisation de AuNPs a montré la diminution la plus efficace de GO et les nanoparticules sont facilement démontable et recyclable pour l&#39;utilisation répétée (figure 1). La r-GO synthétisé en utilisant la lumière visible et AuNPs montré la qualité presque égale par rapport à la R-GO préparé par méthode chimique bien connue (hydrazine) tel que démontré par l&#39;utilisation de diverses mesures analytiques et la méthode de détection de l&#39;ADN à base de fluorescence trempe / récupération.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cy3 modifeid ssDNA</td>
			<td>IDT(Iowa, USA)</td>
			<td></td>
			<td>HPLC purified by IDT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold nanoparticles (30 nm)</td>
			<td>Ted Pella, Inc(Redding, CA, USA).</td>
			<td>15706-20</td>
			<td>colloidal solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethane sulfonic acid (HEPES) (99.5%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>7365-45-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold(III)Chloride Hydrate (99.999%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>&#160;27988-77-8</td>
			<td>strongly hygroscopic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Borohydride (99.99%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>16940-66-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexadecyltrimethylammonium bromide (&#8805;99%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>57-09-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Ascorbic Acid(&#8805;99.0%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>50-81-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride (99.5%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>7647-14-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver Nitrate&#160; (&#8805;99.0%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>7761-88-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphite</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>7782-42-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>7664-93-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phophoric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>7664-38-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium permanganate</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>7722-64-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide</td>
			<td>JUNSEI</td>
			<td>23150-0350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)</td>
			<td>1336-21-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xe-lamp</td>
			<td>&#160;Cermax, Waltham, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIR Laser</td>
			<td>Class-IV, Sanctity Laser, Shanghai, China&#160;</td>
			<td></td>
			<td>6W (output power)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis spectrophotometer&#160;</td>
			<td>S-3100, SINCO, South Korea</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transmission Electron Microscopy</td>
			<td>H-7650, Hitachi, Japan</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectro Fluorometer</td>
			<td>Jasco FP-6500, Tokyo, Japan</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray Photoelectron Spectrometer</td>
			<td>AXIS&#8211;NOVA, KRATOS Inc., UK</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visible-light induced reduction of graphene oxide using plasmonic nanoparticle

Le présent travail démontre la, rapide, et de l&#39;énergie méthode simple, sans produit chimique efficace de produire de l&#39;oxyde de graphène réduit (R-GO) solution à RT en utilisant l&#39;irradiation de la lumière visible avec des nanoparticules plasmoniques. La nanoparticule plasmonique est utilisé pour améliorer l&#39;efficacité de réduction de GO. Il ne prend que 30 minutes à température ambiante en éclairant les solutions avec Xe-lampe, les solutions r-GO peuvent être obtenus en éliminant complètement les nanoparticules d&#39;or à l&#39;étape de centrifugation simple. Les nanoparticules d&#39;or sphériques (AuNPs) par rapport aux autres nanostructures est nanostructure plasmonique le plus approprié pour la préparation de r-GO. L&#39;oxyde de graphène réduit préparé en utilisant la lumière visible et AuNPs était tout aussi qualitative que l&#39;oxyde de graphène, qui a été soutenu par diverses techniques d&#39;analyse telles que la spectroscopie UV-Vis, la spectroscopie Raman, la poudre XRD et XPS réduit chimiquement. L&#39;oxyde de graphène réduit préparé avec de la lumière visible présente d&#39;excellentes propriétés d&#39;extinction sur le fluorrescentes molécules modifiées sur ADNsb et une excellente récupération de fluorescence pour la détection d&#39;ADN cible. La r-GO préparé par AuNPs recyclés se trouve être de même qualité avec celle de réduire chimiquement r-GO. L&#39;utilisation de la lumière visible avec nanoparticules plasmoniques démontre la bonne méthode alternative pour la synthèse R-GO.

La figure 1 montre le schéma global pour la lumière visible et plasmonique en fonction R-GO réaction de nanoparticules de réduction. La figure 2 montre la configuration instrumentale pour les réactions. Après la réaction, il est nécessaire de l&#39;étape de centrifugation pour éliminer le photocatalyseur utilisé (AuNSs, AuNRs ou AuNPs), comme illustré sur la figure 3A. L&#39;analyse de la HRTEM montre l&#39;élimination complète de nanoparticules dans le su...

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Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Un protocole simple pour la préparation de la réduction de l&#39;oxyde de graphène en utilisant la lumière visible et nanoparticule plasmonique est décrite.

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