Name: photochemical oxidative growth of iridium oxide nanoparticles on cdse@cds nanorods
Uploaded: 2016-02-11T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 41 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods at JoVE.com

מחקר זה נתמך על ידי תוכנית I-CORE של הוועדה לתכנון ותקצוב של הקרן הלאומית למדע (מענק מס &#39;152/11). אנו מודים מהפקולטה לכימיה ע&quot;ש שוליך והטכניון - מכון טכנולוגי לישראל עבור חבילת מעבדה ההפעלה משופצת. אנו מודים גם האגודה המלכותית לכימיה רשות בהתאמת חומרים https://dx-doi-org.remotexs.ntu.edu.sg/10.1039/C4TA06164K לשימוש בכתב היד הזה. ד&quot;ר Kalisman בזכות המילגה שוליך הבתר על תמיכתם. אנו מודים לד&quot;ר ירון קאופמן עזרתו עם HR-TEM ו HAADF וכן ד&quot;ר Kamira וינפלד על סיועה עם אפיון XPS.

<ol>
	<li>Maeda, K., 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=Photocatalyst+releasing+hydrogen+from+water.">Photocatalyst releasing hydrogen from water.</a> Nature. 440 (7082), 295-295 (2006).</li><li>Jacobson, M. Z., Colella, W. G., Golden, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleaning+the+Air+and+Improving+Health+with+Hydrogen+Fuel-Cell+Vehicles.">Cleaning the Air and Improving Health with Hydrogen Fuel-Cell Vehicles.</a> Science. 308 (5730), 1901-1905 (2005).</li><li>Hoffmann, M. R., Martin, S. T., Choi, W., Bahnemann, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+Applications+of+Semiconductor+Photocatalysis.">Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis.</a> Chem. Rev. 95 (1), 69-96 (1995).</li><li>Dukovic, G., Merkle, M. G., Nelson, J. H., Hughes, S. M., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodeposition+of+Pt+on+Colloidal+CdS+and+CdSe/CdS+Semiconductor+Nanostructures.">Photodeposition of Pt on Colloidal CdS and CdSe/CdS Semiconductor Nanostructures.</a> Adv. Mater. 20 (22), 4306-4311 (2008).</li><li>Menagen, G., Macdonald, J. E., Shemesh, Y., Popov, I., Banin, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Au+Growth+on+Semiconductor+Nanorods:+Photoinduced+versus+Thermal+Growth+Mechanisms.">Au Growth on Semiconductor Nanorods: Photoinduced versus Thermal Growth Mechanisms.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (47), 17406-17411 (2009).</li><li>Alemseghed, M. G., Ruberu, T. P. A., Vela, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Fabrication+of+Colloidal+Semiconductor-Metal+Hybrid+Heterostructures:+Site+Selective+Metal+Photo+Deposition.">Controlled Fabrication of Colloidal Semiconductor-Metal Hybrid Heterostructures: Site Selective Metal Photo Deposition.</a> Chem. Mater. 23 (15), 3571-3579 (2011).</li><li>Frame, F. A., 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+Water+Oxidation+with+Nonsensitized+IrO2+Nanocrystals+under+Visible+and+UV+Light.">Photocatalytic Water Oxidation with Nonsensitized IrO2 Nanocrystals under Visible and UV Light.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (19), 7264-7267 (2011).</li><li>Iwase, A., Kato, H., Kudo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+Photodeposition+Method+in+the+Presence+of+Nitrate+Ions+for+Loading+of+an+Iridium+Oxide+Cocatalyst+for+Water+Splitting.">A Novel Photodeposition Method in the Presence of Nitrate Ions for Loading of an Iridium Oxide Cocatalyst for Water Splitting.</a> Chemistry Letters. 34 (7), 946-947 (2005).</li><li>Kalisman, P., Kauffmann, Y., Amirav, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photochemical+oxidation+on+nanorod+photocatalysts.">Photochemical oxidation on nanorod photocatalysts.</a> J. Mater. Chem. 3 (7), 3261-3265 (2015).</li><li>Ryu, W. 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=Crystalline+IrO2-decorated+TiO2+nanofiber+scaffolds+for+robust+and+sustainable+solar+water+oxidation.">Crystalline IrO2-decorated TiO2 nanofiber scaffolds for robust and sustainable solar water oxidation.</a> J. Mater. Chem. A. 2 (16), 5610-5615 (2014).</li><li>Nakagawa, T., Bjorge, N. S., Murray, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrogenerated+IrOx+Nanoparticles+as+Dissolved+Redox+Catalysts+for+Water+Oxidation.">Electrogenerated IrOx Nanoparticles as Dissolved Redox Catalysts for Water Oxidation.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (43), 15578-15579 (2009).</li><li>Talapin, D. V., 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=Seeded+Growth+of+Highly+Luminescent+CdSe/CdS+Nanoheterostructures+with+Rod+and+Tetrapod+Morphologies.">Seeded Growth of Highly Luminescent CdSe/CdS Nanoheterostructures with Rod and Tetrapod Morphologies.</a> Nano Lett. 7 (10), 2951-2959 (2007).</li><li>Carbone, L., 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=Synthesis+and+Micrometer-Scale+Assembly+of+Colloidal+CdSe/CdS+Nanorods+Prepared+by+a+Seeded+Growth+Approach.">Synthesis and Micrometer-Scale Assembly of Colloidal CdSe/CdS Nanorods Prepared by a Seeded Growth Approach.</a> Nano Lett. 7 (10), 2942-2950 (2007).</li><li>Amirav, L., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+Hydrogen+Production+with+Tunable+Nanorod+Heterostructures.">Photocatalytic Hydrogen Production with Tunable Nanorod Heterostructures.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1 (7), 1051-1054 (2010).</li><li>Nakibli, Y., Kalisman, P., Amirav, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Less+Is+More:+The+Case+of+Metal+Cocatalysts.">Less Is More: The Case of Metal Cocatalysts.</a> J. Phys. Chem. Lett. 6, 2265-2268 (2015).</li><li>Lupo, M. G., 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=Ultrafast+Electron-Hole+Dynamics+in+Core/Shell+CdSe/CdS+Dot/Rod+Nanocrystals.">Ultrafast Electron-Hole Dynamics in Core/Shell CdSe/CdS Dot/Rod Nanocrystals.</a> Nano Lett. 8 (12), 4582-4587 (2008).</li><li>Raino, G., 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=Probing+the+Wave+Function+Delocalization+in+CdSe/CdS+Dot-in-Rod+Nanocrystals+by+Time-+and+Temperature-Resolved+Spectroscopy.">Probing the Wave Function Delocalization in CdSe/CdS Dot-in-Rod Nanocrystals by Time- and Temperature-Resolved Spectroscopy.</a> ACS Nano. 5 (5), 4031-4036 (2011).</li><li>Talapin, D. V., Lee, J. S., Kovalenko, M. V., Shevchenko, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prospects+of+Colloidal+Nanocrystals+for+Electronic+and+Optoelectronic+Applications.">Prospects of Colloidal Nanocrystals for Electronic and Optoelectronic Applications.</a> Chem. Rev. 110 (1), 389-458 (2010).</li><li>Kraus, R. M., 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=Room-Temperature+Exciton+Storage+in+Elongated+Semiconductor+Nanocrystals.">Room-Temperature Exciton Storage in Elongated Semiconductor Nanocrystals.</a> Phys. Rev. Lett. 98 (1), 017401 (2007).</li><li>She, C., Demorti&#232;re, A., Shevchenko, E. V., Pelton, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+Shape+to+Control+Photoluminescence+from+CdSe/CdS+Core/Shell+Nanorods.">Using Shape to Control Photoluminescence from CdSe/CdS Core/Shell Nanorods.</a> J. Phys. Chem. Lett. 2 (12), 1469-1475 (2011).</li><li>Manthiram, K., Beberwyck, B. J., Talapin, D. V., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seeded+Synthesis+of+CdSe/CdS+Rod+and+Tetrapod+Nanocrystals.">Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals.</a> J. Vis. Exp. (82), (2013).</li><li>Yu, W. W., Qu, L., Guo, W., Peng, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Determination+of+the+Extinction+Coefficient+of+CdTe,+CdSe,+and+CdS+Nanocrystals.">Experimental Determination of the Extinction Coefficient of CdTe, CdSe, and CdS Nanocrystals.</a> Chem. Mater. 15 (14), 2854-2860 (2003).</li><li>Miao, M. S., Seshadri, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rh2O3+versus+IrO2:+relativistic+effects+and+the+stability+of+Ir4.">Rh2O3 versus IrO2: relativistic effects and the stability of Ir4.</a> J. Phys. Condens. Matter. 24 (21), 215503 (2012).</li><li>Amirav, L., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Luminescence+Studies+of+Individual+Quantum+Dot+Photocatalysts.">Luminescence Studies of Individual Quantum Dot Photocatalysts.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (35), 13049-13053 (2013).</li><li>Vaneski, A., Schneider, J., Susha, A. S., Rogach, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+synthesis+of+CdS+and+CdSe/CdS+tetrapods+for+photocatalytic+hydrogen+generation.">Aqueous synthesis of CdS and CdSe/CdS tetrapods for photocatalytic hydrogen generation.</a> APL Materials. 2 (1), 012104 (2014).</li></ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

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 זורעות-מוטות של ממדים אחידים. ההליך החילופי ליגנד מאפשר שימוש של מוטות זורעות בסביבות קוטב, במים במקרה זה. בשלבים סופיים של חילופי ליגנד, כאשר הגלולה נאספת לפירוק (לאחר ממטרים ידי טולואן) גלול לעתים קרובות שומר גרוע אל פני שטח של צינור צנטריפוגות. זה מאוד חשוב למזוג ולייבש גלולה זו בזהירות רבה, אחרת קיים סיכון של לזרוק או לזהם את הגלולה כי כבר נוצר. זרעים ומוטים טולואן מתנול קלים לזרז ולאסוף באמצעות א-כך שאינםlvent, עם זאת, ברגע מוטה לשים במים הם מאוד קשים לאסוף או להעביר אם הם מסיסים. קושי זה בא מן immiscibility מים עם הלא קוטבי שאינו ממיסים כגון טולואן הקסאן. לאחר תחמוצת אירידיום כבר גדלה על פני שטח של מוטות זורעות הם הופכים הרבה יותר להתמודד עם כפי שהם לצבור. זה גרם לעבוד איתם ולאחר מכן לנתח אותם מאמץ מאתגר. Sonication מתנול או מים מייצר השעיה שאפשר לקיים על ידי ערבוב. דגימות יבשים שימשו לניתוח XRD. דפוסי XRD נלקחו לאחר פעמי תאורה שונות הראו שיא גדל ליד 2θ = 23 ° (איור 2), על צמיחה תלויה בזמן של חומר גבישים. ספקטרום ברזולוציה גבוהה מובן מוטות נקיות, ומוטה אחרי שעת 2 ​​של צמיחה פוטו של תחמוצת אירידיום נלקחו גם. איתותים מדגימת מוט CdSe @ התקליטורים מראות משחק עם בתבנית חזויה עבור תקליטורים [# PDF 00-<html> 006-0314], עם חסרי פסגות מיוחסות ההעדפה המוטית הנקי בשביל להניח שטוח על פני מצע. אות מ CdSe @ מוטה תקליטורים לאחר הצמיחה של תחמוצת אירידיום להראות פסגות התקליטורים המאפיינות, יחד עם פסגות נוספות, כוללים אחד שניתן לראות באיור 2. הפסגות בדפוס XRD היו קטנות מאוד (ראו איור 2), וסריקות ארוכות הנדרש (ב לפחות 8 שעות) בגלל גודל הגביש הקטן. פסגות כמה תואמות היטב עם IRO 2 [PDF # 00-015-0870], בעוד שאחרים תואמים היטב עם Rh 2 O 3 [PDF # 01-076-0148] (אשר כבר שערו להיות בעל מבנה כמעט זהה IR 2 O 3 - הדפוס עבור העיר 2 O 3 אינו מדווח באתר JCPDS כי זה יחסית יציב 23). בדומה לנתוני XPS, נתוני XRD זו מאשרים את נוכחותו של IRO 2, ומציעים את צמיחת אירידיום היא שילוב של IRO 2 ועיר 2 O 3. = ילדה &quot;jove_content&quot;&gt; חמצון פוטוכימית ככלי סינתטי מרחיבה את השיטות שבהן כימאים יכולים ליצור חומרים היברידיים חדשים. בעוד נהלים הסינתטיים החדשים יש לפתח photodeposition של כל חומר יעד, העבודות שלנו מראות כי חמצון פוטו אפשרי עם חומרי chalcogenide קדמיום. הוא מציע אמצעי ייחודי של עיבוד חומר שניתן להחיל את תורת התכנון התבוני של photocatalysts מורכבים. זה עשוי לאפשר לייצור חומרי במצב nonequilibrium (למשל, היווצרות של שלב metastable העיר 2 O 3), ככל הנראה בשל אינטראקציה ברמה האטומית הייחודית בין ההפקדה ואת המצע. בנוסף, ביניים נוצרים במהלך תגובות החיזור השונות שאולי יש אפקט מעניין על היווצרות התחמוצת; להביא שיתוף בתצהיר פוטו לייצר חומרים מורכבים בלעדי. השיטה הסינטתית המתוארים כאן היא photodeposition חמצונים בפעם הראשונה מומש עם תקליטורים. Wדואר צופים כי המתודולוגיה סינתטי זה יהיה בסופו של דבר לאפשר פיתוח של photocatalysis מים מונע סולארית יציב ויעיל.

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.

<table><tbody><tr><td>Sulfur (S)</td><td>Sigma</td><td>84683</td><td></td></tr><tr><td>Selenium (Se)</td><td>Sigma</td><td>229865</td><td></td></tr><tr><td>Cadmium Oxide (CdO)</td><td>Sigma</td><td>202894</td><td>Highly Toxic</td></tr><tr><td>n-Octadecylphosphonic acid (ODPA)</td><td>Sigma</td><td>715166</td><td></td></tr><tr><td>Propylphosphonic acid (PPA)</td><td>Sigma</td><td>305685</td><td>Highly regulated in some countries and regions</td></tr><tr><td>Butylphosphonic acid (BPA)</td><td>Sigma</td><td>737933</td><td>Alternative to PPA</td></tr><tr><td>Hexylphosphonic acid (HPA)</td><td>Sigma</td><td>750034</td><td>Alternative to PPA</td></tr><tr><td>Trioctylphosphonic oxide (TOPO)</td><td>Sigma</td><td>346187</td><td></td></tr><tr><td>Tri-n-octylphosphine, 97% (TOP)</td><td>Sigma</td><td>718165</td><td>Air sensitive</td></tr><tr><td>Spectrochemical Stirbar</td><td>Sigma</td><td>Z363545</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Hydroxide</td><td>Sigma</td><td>S5881</td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Sigma</td><td>322415</td><td></td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Sigma</td><td>244511</td><td></td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Sigma</td><td>296090</td><td></td></tr><tr><td>Octylamine</td><td>Sigma</td><td>74988</td><td></td></tr><tr><td>Nonanoic Acid</td><td>Sigma</td><td>N5502</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Sigma</td><td>278475</td><td></td></tr><tr><td>Mercaptoundecanoic Acid (MUA)</td><td>Sigma</td><td>674427</td><td></td></tr><tr><td>Tetramethylammonium Hydroxide (TMAH)</td><td>Sigma</td><td>T7505</td><td></td></tr><tr><td>Apiezon H Grease (high temperature grease)</td><td>Sigma</td><td>Z273562</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Persulfate</td><td>Sigma</td><td>216232</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Nitrate</td><td>Sigma</td><td>229938</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Hexachloroiridate(III) hydrate</td><td>Sigma</td><td>288160</td><td></td></tr><tr><td>Mounted 455 nm LED</td><td>Thorlabs</td><td>M455L3</td><td></td></tr><tr><td>Cuvette Holder</td><td>Thorlabs</td><td>CVH100</td><td></td></tr><tr><td>25 ml 3-neck Round Bottom Flask</td><td>Chemglass</td><td>CG-1524-A-02</td><td></td></tr><tr><td>Liebig Condensor</td><td>Chemglass</td><td>CG-1218-A-20</td><td></td></tr><tr><td>T-Joint Adapter</td><td>Chemglass</td><td>AF-0509-10</td><td></td></tr></tbody></table>

photochemical oxidative growth of iridium oxide nanoparticles on cdse@cds nanorods

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).

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) שימשו לאפיין את הגידול שנצפה כמו שילוב של גבישי IRO 2 ועיר 2 O 3. הכנת דגימות XRD ו- XPS נעשתה על ידי הייבוש של חלקיקים בשקופיות זכוכית. מדגם מספיק שמש כך שסרט עבה מפותח (איור 4). שעת התאורה נמצאה להתכתב עם גודל החלקיקים (איור 5), אשר ניתן לאמוד באופן ויזואלי. כמו חלקיקי תחמוצת אירידיום לגדל את מעברי הצבע (איור 4) מ-כתום צהוב (צבע של מוטות חשופות) לירוק (כיסוי בינוני של ~ 1 ננומטר particles) לכחול (כיסוי מלא של ~ 2 ננומטר חלקיקים). <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53675/53675fig1highres.jpg" /> איור 1. האלקטרונים micrographs של מוטות מצופות תחמוצת אירידיום. מוטות Seeded מכוסות תחמוצת אירידיום כפי שניתן לראות TEM בהגדלה נמוכה (א) ו גדלה גבוהה (B) וכן באמצעות הדמית שדה כהה טבעתי זווית גבוהה (C) (עיבוד Ref . [9] -. לשחזרו ברשות האגודה המלכותית לכימיה) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53675/53675fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53675/53675fig2highres.jpg" width="700" /> איור 2. דפוסי עקיפה רנטגן. דפוסי XRD עבור (א) מוטות תקליטורים חשוף CdSe @ ( <strong&gt; B) מוטות תקליטורים @ CdSe לאחר צמיחה של 2 שעות של תחמוצת אירידיום. דפוסי XRD אלו מראים את הופעתה של גבישי IRO 2 ועיר 2 O 3. דפוסי באינדקס עבור תקליטורים (אדום) IRO 2 (ירוק) ו Rh 2 O 3 (כחול) הם כיסו על דפוסי עקיפה. עיר 2 O 3 הותאמה באמצעות קובץ העקיף אבקת Rh 2 O 3 כי זה לא יציב מדי בתפזורת לאפיין, טרם חזה באמצעות מודלים תיאורטיים להיות בעל מבנה זהה כמעט (עיבוד Ref [9] -. לשחזרו על ידי אושר על ידי האגודה המלכותית לכימיה). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53675/53675fig2large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53675/53675fig3highres.jpg" width="500" /> איור 3. רנטגן Photoelectron ספקטרום. XPSשמש לתמוך במעמד שני IRO 2 והעיר 2 O 3. מגרשי שניהם מקשת XPS טיפוסית, למדגם CdSe @ תקליטורים לאחר צמיחת פוטו 2 hr של אירידיום, בטווחים שונים של אנרגיה. חתימות של שתי העיר (III) (בסביבות 65 eV) והעיר (IV) (בסביבות 300 eV) נצפו כמוצג deconvolutions שיא הרפאים (עיבוד Ref [9] -. לשחזרו ברשות החברה המלכותית של כימיה). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53675/53675fig3large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/53675/53675fig4highres.jpg" width="700" /> איור 4. מראה חזותי של המדגם לאחר טיימס הצמיחה השונה. דגימות אבקה מוכנות XRD המוצגת, מיובש חלקיקים (A, כתום-אדום) מוטה חשוף (B, ירוק) מוטות after 2 שעות של תאורה (C, כחול) מוטות לאחר 4 שעות של תאורה. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53675/53675fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/53675/53675fig5highres.jpg" width="500" /> איור 5. אירידיום תחמוצת צמיחה לאורך זמן. Micrographs TEM, מראה את הצמיחה של חלקיקי תחמוצת אירידיום לאורך זמן. (א) שליטה, כל זמן בחושך. השלט לא מראה צמיחה תחמוצת אירידיום, ומוטות בקוטר 4-5 ננומטר, ללא שינוי מלפני הניסוי. (B - F) דוגמאות מוארות באור המנורה מסונן עבור (B) 10 דקות &#39;, (ג) 45 דקות, (ד) 2 hr, (E - F) 4 שעות. סדרה זו מציגה את ההתקדמות מקטן (&lt;0.5 ננומטר) חלקיקי תחמוצת אירידיום, כדי להrger (0.5-2 ננומטר) חלקיקים, כדי ציפוי מלא של תחמוצת אירידיום. מוטה כי הוארו עבור 4 hr להיות בקוטר כולל של 9-10 ננומטר, מה שמעיד על ציפוי עבה 2-3 ננומטר של תחמוצת אירידיום קיימת (עיבוד Ref [9] -. לשחזרו ברשות האגודה המלכותית לכימיה) . <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53675/53675fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods at JoVE.com

Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

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

צמיחת פוטו חמצונים של חלקיקים אירידיום תחמוצת על Nanorods CdSe @ התקליטורים

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide ...

photochemical-oxidative-growth-iridium-oxide-nanoparticles-on-cdsecds

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

9.5K Views.  Technion – Israel Institute of Technology. A protocol for the photochemical oxidative growth of small crystalline iridium oxide nanoparticles on the surface of CdSe@CdS seeded rod nanoparticles is presented.

Video: Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

Compact Quantum Dots for Single-molecule Imaging

Single-molecule imaging is an important tool for understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the spatial and temporal heterogeneity of molecular behaviors that underlie cellular biology 1-4. To image an individual molecule of interest, it is typically conjugated to a fluorescent tag (dye, protein, bead, or quantum dot) and observed with epifluorescence or total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. While dyes and fluorescent proteins have been the mainstay of fluorescence imaging for decades, their fluorescence is unstable under high photon fluxes necessary to observe individual molecules, yielding only a few seconds of observation before complete loss of signal. Latex beads and dye-labeled beads provide improved signal stability but at the expense of drastically larger hydrodynamic size, which can deleteriously alter the diffusion and behavior of the molecule under study.
Quantum dots (QDs) offer a balance between these two problematic regimes. These nanoparticles are composed of semiconductor materials and can be engineered with a hydrodynamically compact size with exceptional resistance to photodegradation 5. Thus in recent years QDs have been instrumental in enabling long-term observation of complex macromolecular behavior on the single molecule level. However these particles have still been found to exhibit impaired diffusion in crowded molecular environments such as the cellular cytoplasm and the neuronal synaptic cleft, where their sizes are still too large 4,6,7.
Recently we have engineered the cores and surface coatings of QDs for minimized hydrodynamic size, while balancing offsets to colloidal stability, photostability, brightness, and nonspecific binding that have hindered the utility of compact QDs in the past 8,9. The goal of this article is to demonstrate the synthesis, modification, and characterization of these optimized nanocrystals, composed of an alloyed HgxCd1-xSe core coated with an insulating CdyZn1-yS shell, further coated with a multidentate polymer ligand modified with short polyethylene glycol (PEG) chains (Figure 1). Compared with conventional CdSe nanocrystals, HgxCd1-xSe alloys offer greater quantum yields of fluorescence, fluorescence at red and near-infrared wavelengths for enhanced signal-to-noise in cells, and excitation at non-cytotoxic visible wavelengths. Multidentate polymer coatings bind to the nanocrystal surface in a closed and flat conformation to minimize hydrodynamic size, and PEG neutralizes the surface charge to minimize nonspecific binding to cells and biomolecules. The end result is a brightly fluorescent nanocrystal with emission between 550-800 nm and a total hydrodynamic size near 12 nm. This is in the same size range as many soluble globular proteins in cells, and substantially smaller than conventional PEGylated QDs (25-35 nm).

We describe the preparation of colloidal quantum dots with minimized hydrodynamic size for single-molecule fluorescence imaging. Compared to conventional quantum dots, these nanoparticles are similar in size to globular proteins and are optimized for single-molecule brightness, stability against photodegradation, and resistance to nonspecific binding to proteins and cells.

נקודות קוונטיות קומפקטיות להדמית מולקולה בודדה

Single-molecule imaging is an important tool for  understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the  spatial and temporal ...

Engineering

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials offering a superior control over the spatial distribution of charge carriers across material interfaces. As this study demonstrates, a combination of donor-acceptor nanocrystal (NC) domains in a single nanoparticle can lead to the realization of efficient photocatalytic1-5 materials, while a layered assembly of donor- and acceptor-like nanocrystals films gives rise to photovoltaic materials.
Initially the paper focuses on the synthesis of composite inorganic nanocrystals, comprising linearly stacked ZnSe, CdS, and Pt domains, which jointly promote photoinduced charge separation. These structures are used in aqueous solutions for the photocatalysis of water under solar radiation, resulting in the production of H2 gas. To enhance the photoinduced separation of charges, a nanorod morphology with a linear gradient originating from an intrinsic electric field is used5. The inter-domain energetics are then optimized to drive photogenerated electrons toward the Pt catalytic site while expelling the holes to the surface of ZnSe domains for sacrificial regeneration (via methanol). Here we show that the only efficient way to produce hydrogen is to use electron-donating ligands to passivate the surface states by tuning the energy level alignment at the semiconductor-ligand interface. Stable and efficient reduction of water is allowed by these ligands due to the fact that they fill vacancies in the valence band of the semiconductor domain, preventing energetic holes from degrading it. Specifically, we show that the energy of the hole is transferred to the ligand moiety, leaving the semiconductor domain functional. This enables us to return the entire nanocrystal-ligand system to a functional state, when the ligands are degraded, by simply adding fresh ligands to the system4.
To promote a photovoltaic charge separation, we use a composite two-layer solid of PbS and TiO2 films. In this configuration, photoinduced electrons are injected into TiO2 and are subsequently picked up by an FTO electrode, while holes are channeled to a Au electrode via PbS layer6. To develop the latter we introduce a Semiconductor Matrix Encapsulated Nanocrystal Arrays (SMENA) strategy, which allows bonding PbS NCs into the surrounding matrix of CdS semiconductor. As a result, fabricated solids exhibit excellent thermal stability, attributed to the heteroepitaxial structure of nanocrystal-matrix interfaces, and show compelling light-harvesting performance in prototype solar cells7.

A general strategy for the development of charge-separating semiconductor nanocrystal composites deployable for solar energy production is presented. We show that assembly of donor-acceptor nanocrystal domains in a single nanoparticle geometry gives rise to a photocatalytic function, while bulk-heterojunctions of donor-acceptor nanocrystal films can be used for photovoltaic energy conversion.

קצירת אנרגיה סולארית באמצעות תשלום פרדת Nanocrystals והמוצק שלהם

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded synthesis strategy is used in which spherical seeds of CdSe are prepared first using a hot-injection technique. By controlling the crystal structure of the seed to be either wurtzite or zinc-blende, the subsequent hot-injection growth of CdS off of the seed results in either a rod-shaped or tetrapod-shaped nanocrystal, respectively. The phase and morphology of the synthesized nanocrystals are confirmed using X-ray diffraction and transmission electron microscopy, demonstrating that the nanocrystals are phase-pure and have a consistent morphology. The extinction coefficient and quantum yield of the synthesized nanocrystals are calculated using UV-Vis absorption spectroscopy and photoluminescence spectroscopy. The rods and tetrapods exhibit extinction coefficients and quantum yields that are higher than that of the bare seeds. This synthesis demonstrates the precise arrangement of materials that can be achieved at the nanoscale by using a seeded synthetic approach.

A protocol for the seeded synthesis of rod-shaped and tetrapod-shaped multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe is presented.

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted significant interests across the research fields of materials science, physics, chemistry and biology. The key enabling technology is a liquid cell. We fabricate liquid cells with thin viewing windows through a sequential microfabrication process, including silicon nitride membrane deposition, photolithographic patterning, wafer etching, cell bonding, etc. A liquid cell with the dimensions of a regular TEM grid can fit in any standard TEM sample holder. About 100 nanoliters reaction solution is loaded into the reservoirs and about 30 picoliters liquid is drawn into the viewing windows by capillary force. Subsequently, the cell is sealed and loaded into a microscope for in situ imaging. Inside the TEM, the electron beam goes through the thin liquid layer sandwiched between two silicon nitride membranes. Dynamic processes of nanoparticles in liquids, such as nucleation and growth of nanocrystals, diffusion and assembly of nanoparticles, etc., have been imaged in real time with sub-nanometer resolution. We have also applied this method to other research areas, e.g., imaging proteins in water. Liquid cell TEM is poised to play a major role in revealing dynamic processes of materials in their working environments. It may also bring high impact in the study of biological processes in their native environment.

We have developed a self-contained liquid cell, which allows imaging through liquids using a transmission electron microscope. Dynamic processes of nanoparticles in liquids can be revealed in real time with sub-nanometer resolution.

חושף תהליכים דינמיים של חומרים בנוזלים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני הילוכים סלולריים נוזלי

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature solvents. These coordinating ligands help solubilize and stabilize the nanoparticles while in solution, and can influence the resulting size and reactivity of the nanoparticles during their formation. Despite the ubiquity of using ligands during synthesis, the presence of aliphatic ligands on the nanoparticle surface can result in a number of problems during the end use of the nanoparticles, necessitating further ligand stripping or ligand exchange procedures. We have developed a way to synthesize cadmium sulfide (CdS) nanoparticles using a unique sulfur copolymer. This sulfur copolymer is primarily composed of elemental sulfur, which is a cheap and abundant material. The sulfur copolymer has the advantages of operating both as a high temperature solvent and as a sulfur source, which can react with a cadmium precursor during nanoparticle synthesis, resulting in the generation of ligand free CdS. During the reaction, only some of the copolymer is consumed to produce CdS, while the rest remains in the polymeric state, thereby producing a nanocomposite material. Once the reaction is finished, the copolymer stabilizes the nanoparticles within a solid polymeric matrix. The copolymer can then be removed before the nanoparticles are used, which produces nanoparticles that do not have organic coordinating ligands. This nascent synthesis technique presents a method to produce metal-sulfide nanoparticles for a wide variety of applications where the presence of organic ligands is not desired.

Herein we present a method to synthesize ligand-free cadmium sulfide (CdS) nanoparticles based on a unique sulfur copolymer. The sulfur copolymer operates as a high temperature solvent and a sulfur source during the nanoparticle synthesis and stabilizes the nanoparticles after the reaction.

סינתזה של חלקיקים CDS-חינם ליגנד בתוך מטריקס קופולימר גופרית

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the "growth solution". By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.

This paper describes a protocol for the synthesis of gold nanorods, based on the use of hydroquinone as reducing agent, plus the different mechanisms for controlling their size and aspect ratio.

סינתזה הידרוקינון המבוססת של Nanorods הזהב

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are composed of CdSSe branches grown on ZnO nanowires that are vertically aligned on a transparent sapphire substrate. The morphology was measured via scanning electron microscopy. The crystal structure was determined by X-ray powder diffraction analysis. Both the ZnO stem and CdSSe branches have a predominantly wurtzite crystal structure. The mole ratio of S and Se in the CdSSe branches was measured by energy dispersive X-ray spectroscopy. The CdSSe branches result in strong visible light absorption. Photoluminescence (PL) spectroscopy showed that the stem and branches form a type-II heterojunction. PL lifetime measurements showed a decrease in the lifetime of emission from the trees when compared to emission from individual ZnO stems or CdSSe branches and indicate fast charge transfer between CdSSe and ZnO. The vertically aligned ZnO stems provide a direct electron transport pathway to the substrate and allow for efficient charge separation after photoexcitation by visible light. The combination of the abovementioned properties makes ZnO/CdSSe nanotrees promising candidates for applications in solar cells, photocatalysis, and opto-electronic devices.

Here, we prepare and characterize novel tree-like hierarchical ZnO/CdSSe nanostructures, where CdSSe branches are grown on vertically aligned ZnO nanowires. The resulting nanotrees are a potential material for solar energy conversion and other opto-electronic devices.

סינתזה של המבנה ההיררכי ZnO / CdSSe Heterostructure Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

Facet-to-facet Linking of Shape-anisotropic Colloidal Cadmium Chalcogenide Nanostructures

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be covalently and site-specifically linked via their end facets, resulting in polymer-like linear or branched chains. The linking procedure begins with a cation-exchange process in which the end facets of the cadmium chalcogenide NCs are first converted to silver chalcogenide. This is followed by the selective removal of ligands at their surface. This results in cadmium chalcogenide NCs with highly reactive silver chalcogenide end facets that spontaneously fuse upon contact with each other, thereby establishing an interparticle facet-to-facet attachment. Through the judicious choice of precursor concentrations, an extensive network of linked NCs can be produced. Structural characterization of the linked NCs is carried out via low- and high-resolution transmission electron microscopy (TEM), as well as energy-dispersive X-ray spectroscopy, which confirm the presence of silver chalcogenide domains between chains of cadmium chalcogenide NCs.

A protocol detailing how shape-anisotropic colloidal cadmium chalcogenide nanocrystals can be covalently linked via their end facets is presented here.

פן-כדי-היבט הקישור של קדמיום Colloidal צורה-אניסוטרופי Chalcogenide Nanostructures

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be ...

Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution of capping ligands during the synthesis reaction, their role in regulating the nucleation and growth rates of colloidal nanoparticles is not well understood. In this work, we demonstrate a mechanistic investigation of the role of trioctylphosphine (TOP) in Pd nanoparticles in different solvents (toluene and pyridine) using in situ SAXS and ligand-based kinetic modeling. Our results under different synthetic conditions reveal the overlap of nucleation and growth of Pd nanoparticles during the reaction, which contradicts the LaMer-type nucleation and growth model. The model accounts for the kinetics of Pd-TOP binding for both, the precursor and the particle surface, which is essential to capture the size evolution as well as the concentration of particles in situ. In addition, we illustrate the predictive power of our ligand-based model through designing the synthetic conditions to obtain nanoparticles with desired sizes. The proposed methodology can be applied to other synthesis systems and therefore serves as an effective strategy for predictive synthesis of colloidal nanoparticles.

The main goal of this work is to elucidate the role of capping agents in regulating the size of palladium nanoparticles by combining in situ small angle x-ray scattering (SAXS) and ligand-based kinetic modeling.

התגרענות בתיווך ליגנד והצמיחה של חלקיקי מתכת פלדיום

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution ...

A Continuous-flow Photocatalytic Reactor for the Precisely Controlled Deposition of Metallic Nanoparticles

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic nanoparticles is developed. Guidelines for the replication of the reactor and its operation are provided in detail. Three different composite systems (Pt/graphene, Pt/TiO2, and Au/TiO2) with monodisperse and uniformly distributed particles are produced by this reactor, and the photodeposition mechanism, as well as the synthesis optimization strategy, are discussed. The synthesis methods and their technical aspects are described comprehensively. The role of the ultraviolet (UV) dose (in each excitation pulse) on the photodeposition process is investigated and the optimum values for each composite system are provided.

For a continuous and scalable synthesis of noble-metal-based nanocomposites, a novel photocatalytic reactor is developed and its structure, operation principles, and product quality optimization strategies are described.