이 연구는 기획 예산위원회와 이스라엘 과학 재단 (부여 번호 11분의 152)의 I-CORE 프로그램에 의해 지원되었다. 개조 된 실험실 및 시작 패키지 기술의 이스라엘 연구소 - 우리는 화학의 Schulich 학부와 테크 니온 감사합니다. 우리는 또한이 원고에 사용하기 위해 http://dx.doi.org/10.1039/C4TA06164K에서 자료를 적응 허가 화학의 왕립 학회 감사합니다. 박사 Kalisman는 덕분에 그들의 지원을위한 Schulich 박사 교제를. 우리는 XPS 특성 그녀의 도움 HR-TEM 및 HAADF뿐만 아니라 박사 Kamira Weinfeld 그의 도움 박사 Yaron Kauffmann 감사합니다.

양자 점 (21) 1. 합성 <ol><li> TOP의 준비 : 괜찮다 전구체 <ol><li> 격벽 유리 병에 트라이 앤 octylphosphine (TOP)의 0.360 g의 셀레늄 분말 58 mg을 결합합니다. </li><li> TOP을 초음파 처리 : 셀레늄의 혼합물을이없는 고체와 선명해질 때까지. </li></ol></li><li> 의 CdSe의 합성 <ol><li> 열전대를 구비 한 25ml의 3 구 둥근 바닥 플라스크에서 3mm X 8mm 원통형 교반 막대 3.0 g의 트리 옥틸 포스 핀 옥사이드 (TOPO), 280 mg의 N - 옥타 데실 포스 폰산 (ODPA) 및 60 mg의 CDO 결합 (삽입 맞춤 유리 어댑터), T 조인트 (중심 목) 및 고무 격막 환류 응축기. 고온 진공 그리스와 모든 글라스 유리 관절을 조립합니다. 버블에 다른 쪽 끝을 연결하는 동안, 깨끗한 불활성 가스 및 진공 전환 할 수있는 한 끝에 쉬 렌크 라인에 T 조인트를 연결합니다. 주의 : CDO는 매우 독성 및 밀폐 된 ENV 내부에 달아 둥근 바닥 플라스크에 추가해야합니다글로브 박스 등 ironment. </li><li> 가열 맨틀의 둥근 바닥 플라스크에 장치를 놓고, 불활성 가스로 퍼지. </li><li> 화합물이 용해되면 격렬히 교반 시작해야하게 150 ° C의 둥근 바닥 플라스크에 고체를 가열한다 (약 60 ~ 80 ° C). 가열 속도가 느려지거나 안정화되면 목표 온도, 열 100 ° C와 150 ° C 오버 슈트를 방지하기 위해. </li><li> 계속 교반하면서, 적어도 1 시간 (150 ℃에서) 진공하에 혼합물을 탈기. 확인 T-관절이 버블에 열려 있지 나 오일이 플라스크 쉬 렌크 라인으로 빨려 얻을 것이다합니다. 진공 가스에서 이동할 때 롤링 종기 이상을 피하기 위해 천천히 전환 할주의하십시오. </li><li> 불활성 가스로 플라스크 리필 (시료 위에 가스를 계속 흐르게) 및 350 ℃로 온도를 증가시킨다. 이 가열로 투명한 용액을 설정해야하고, 플라스크의 벽에 과량의 고체를 플라스크에주의 소용돌이에 의해 수집 될 수있다. </리&gt; <li> 격막을 통해 플라스크 TOP 1.5 g을 주입. 용액의 온도는 계속하기 전에 안정화 할 수 있습니다. 참고 : 불활성 분위기 하에서 격막 바이알에 TOP을 유지하고, 가능한 한 빨리 그것을 주입하여 주입 된 공기 / 수분의 양을 최소화하려고합니다. </li><li> TOP 모든 주사 : 셀레늄의 혼합물 (섹션 1.1에서 제조)는 격막을 통해 플라스크에, TOP를 주입 넓은 바늘을 사용 : Se를 신속하고 균일하게 할 수있다. </li><li> 반응을 소망 시간 동안 진행하고, 가열 맨틀에서 제거하자. <ol><li> 아주 작은 씨앗 그냥 주입하기 전에 열에서 제거합니다. 셀레늄 또는 3 분까지 기다린 후 : 큰 씨앗 즉시 TOP 주입 후 열에서 플라스크를 제거합니다. 더 큰 씨앗이 발생할 때까지 기다립니다. </li></ol></li><li> 약 100 ° C에 대한 반응이 시원하자 탈기 톨루엔 약 5 mL를 주입. 청소를 위해 불활성 분위기 하에서 유리 병에 대한 해결책을 전송합니다. 아니TE는 톨루엔 10ml를 불활성 가스의 일정한 흐름 하에서 격막으로 20 ㎖ 유리 병에 배치 될 수있는이 프로세스를 단순화한다. 냉각 혼합물에 주입하는이 ​​톨루엔의 약 절반을 사용하고이 병에 다시 냉각 된 혼합물을 전송합니다. </li><li> 씨앗 청소 <ol><li> 50 ㎖ 원심 분리 튜브 용액을 넣는다. </li><li> 톨루엔 혼합물로부터 씨앗을 침전 메탄올 (약 5 ml)에 추가합니다. </li><li> 5 분 동안 3,400 XG에 원심 분리기. </li><li> 맑은 상층 액을 가만히 따르다 및 톨루엔 펠렛 (5 ~ 10 ml)에 다시 용해. </li><li> 반복 전체 1.2.10.2 1.2.10.4을 통해 적어도 세 번 단계를 반복합니다. </li></ol></li><li> 350-800 nm의 사이에 자외선 - 가시 (UV-비스)의 흡광도를 측정하기 위해 톨루엔 씨의 작은 나누어지는을 희석. 문헌 22에 설명 된 CdSe 씨앗의 농도와 크기를 결정하기 위하여 피크를 사용한다. </li></ol></li></ol> 시드 롬 2. 합성DS (21) <ol><li> TOP의 제조 : S 전구체 <ol><li> 교반 막대와 유리 병에서 TOP 15 g의 S의 1.2 g을 결합합니다. </li><li> 어떤 고체 (보통 적어도 24 시간)을 취소 할 때까지 저어. </li><li> 격벽 유리 병에이 혼합물의 0.62 g을 측정합니다. </li></ol></li><li> TOP의 준비 : 한 CdSe 전구체 <ol><li> 1 단계에서의 CdSe 씨의 적절한 양을 측정 격벽 유리 병에 (UV-비스 피크 기준). , 2.25 nm의 씨앗 (UV-마주 스펙트럼 (22)에서 계산 된 두 값)으로 -5 5 ×의 계산 된 농도를 들어 용액 300 μl를 사용합니다. </li><li> 씨앗이 건조 될 때까지 진공 라인을 사용하여 톨루엔을 증발. 이 종자의 품질을 저하시킬 수 있으므로,보​​다 5 ~ 10 분 한 번 드라이 진공하에 두지 마십시오. </li><li> TOP 0.5 g에 건조 된 씨앗을 모두 다시 녹인다. </li></ol></li><li> 의 CdSe @ CDS의 합성 <ol><li> 60 mg의 프로필 포스 산 (PPA), 3.35 g의 TOPO, 1.080 g의 ODP를 결합(정의 유리 어댑터에 삽입 하였다)에 열전대를 구비 한 25ml의 3 구 둥근 바닥 플라스크에서 3mm X 8mm 원통형 교반 막대 및 230 mg을 CDO, T 조인트 (중심 목 환류 응축기 ) 및 고무 격막. 고온 진공 그리스와 모든 글라스 유리 관절을 조립합니다. 버블에 다른 쪽 끝을 연결하는 동안, 깨끗한 불활성 가스 및 진공 전환 할 수있는 한 끝에 쉬 렌크 라인에 T 조인트를 연결합니다. 주의 : CDO는 매우 독성 및 무게와 같은 글러브 박스 같은 밀폐 된 환경 내부의 둥근 바닥에 추가해야합니다. BPA와 HPA는 일반적으로 짧은 막대가 발생하지만 PPA는 일부 국가에서 규제 및 butylphosphonic 산 (BPA, 72 mg)을 또는 hexylphosphonic 산 (HPA, 80 mg)을 교체 할 수 있습니다. </li><li> 가열 맨틀의 둥근 바닥 플라스크에 장치를 놓고, 불활성 가스로 퍼지. </li><li> compoun 한 번 격렬하게 교반 시작 확인하고, 120 ° C의 둥근 바닥 플라스크에 고체를 가열DS는 용융 (약 60 ~ 80 ° C). 가열 속도가 느려지거나 안정화되면 목표 온도, 열 90 ° C로하고 120 ° C 지나친 피하기 위해. </li><li> 계속 교반하면서 적어도 ½의 시간 동안 (120 ° C에서) 진공하에 혼합물을 탈기. <ol><li> 확인 T-관절이 버블에 열려 있지 나 오일이 플라스크 쉬 렌크 라인으로 빨려 얻을 것이다합니다. 진공 가스에서 이동할 때 롤링 종기 이상을 피하기 위해 천천히 전환 할주의하십시오. 더 나은 진공을 위해 액체 질소 (LN 2)와 냉각 트랩을 사용합니다. </li></ol></li><li> 불활성 가스로 플라스크 리필 (시료 위에 가스를 계속 흐르게) 및 320 ℃로 온도를 증가시킨다. 이 가열로 투명한 용액을 설정해야하고, 플라스크의 벽에 과량의 고체를 플라스크에주의 소용돌이에 의해 수집 될 수있다. </li><li> 단계 1.2.4에서와 같이 아래로 120 ° C와 진공 탈기 다시 냉각. </li><li> 리필 단계 1.2.5에서와 같이 플라스크를 재가열. </li><li> 격막을 통해 플라스크 TOP 1.5 g을 주입. 용액의 온도가 진행하기 전에 340 ℃에서 안정화 할 수 있습니다. 참고 : 불활성 분위기 하에서 격막 바이알에 TOP을 유지하고, 가능한 한 빨리 그것을 주입하여 주입 된 공기 / 수분의 양을 최소화하려고합니다. </li><li> TOP을 주입하는 넓은 바늘을 사용하여 격막을 통해 플라스크에 S 혼합물 : TOP을 주사 가능한 한 신속하고 균일 S. 타이머를 시작합니다. </li><li> TOP 주입 후 정확히 20 초 : TOP를 주입 넓은 바늘을 사용하여 격막을 통해 플라스크에 한 CdSe 혼합물 : S는, TOP를 주입 한 CdSe 신속하고 균일하게 할 수있다. 참고 : 온도에 의한 RT의 TOP 솔루션의 추가로이 시점에서 330 ° C 이하로 떨어졌다해야합니다. </li><li> 320 ° C까지 온도를 설정하고 반응이 원하는 시간 (8-15 분) 동안 진행하자 및 가열 맨틀에서 제거합니다. </li><li> 반응물을 가열 맨틀로부터 멀리 식지온도가 약 100 ° C에 도달하면 D 탈기 톨루엔 약 5 ㎖를 주입. 청소를 위해 불활성 분위기 하에서 유리 병에 대한 해결책을 전송합니다. 주 : 톨루엔 10 ml의 불활성 가스의 일정한 흐름 하에서 격막으로 20 ㎖ 유리 병에 배치 될 수있는이 프로세스를 단순화. 냉각 혼합물에 주입하는이 ​​톨루엔의 약 절반을 사용하고이 병에 다시 냉각 된 혼합물을 전송합니다. </li><li> 로드의 청소 <ol><li> 50 ㎖ 원심 분리 튜브 용액을 넣는다. </li><li> 톨루엔 혼합물로부터 씨앗을 침전 메탄올 (약 5 ml)에 추가합니다. </li><li> 5 분 동안 3,400 XG에 원심 분리기. </li><li> 맑은 상층 액을 가만히 따르다 약 10 ml의 헥산에 펠렛을 다시 녹인다. </li><li> 1-2 ml의 용액에 N 옥틸 아민과 노 난산의 각을 추가합니다. 이 솔루션은 투명해야한다. </li><li> 3,400 X g에서 5 분 동안 5 ml의 메탄올과 원심 분리기를 추가합니다. </li><li> 단계를 반복 2.3.1을 통해 2.3.13.43.6 적어도 두 번 더. </li><li> 톨루엔 10ml에 펠릿 재용. 펠렛 쉽게 용해되지 않는 경우, 더 세정 단계는 가능성이있는 경우를 반복 2.3.13.6을 통해 2.3.13.4 단계, 필요합니다. </li><li> 용액이 혼합 된 경우에도 약간 흐린 때까지 한 번에 IPA의 약 7 ml의 1 ML을 추가합니다. </li><li> 다른 모든 것들에서 더 이상로드를 분리하기 위해 2,200 XG에 30 분 동안 원심 분리기. </li><li> 다시 용해 톨루엔 10 ~ 15 ml의 펠렛을. </li></ol></li><li> 봉 UV-비스 흡광도 및 / 또는 광 발광 (PL)을 측정하기 위해 톨루엔 씨앗 작은 분취 량을 희석. 주 : PL 들어, 흡수 또는 선택된 여기 파장에서 0.1 미만이어야 상관 분취 량만큼 희석 인자는 공지 된 바와 같이 허용하지만 일반적인 희석 배수가 20이 될 것이다 (통상적으로 450 nm의 사용). </li></ol></li></ol> 수성 솔루션에 시드 봉 3. 전송 <ol><li> 처리장메탄올 용액의 배급 <ol><li> 원심 분리 튜브에 메탄올 약 10 ㎖에 붓고. </li><li> 약 250 mg의 mercaptoundecanoic 산 (MUA) 400 mg을 테트라 메틸 암모늄 하이드 록 사이드 (TMAH)를 추가한다. </li><li> 소용돌이 또는 모든 고체가 완전히 용해 될 때까지 앉아 보자. </li></ol></li><li> 리간드 교환 <ol><li> (5 ~ 10 ml에, 또는 봉을 침전하기에 충분) 메탄올을 추가 원심 분리 관의 2 단계에서 합성로드의 ½에 ¼ 수 있습니다. 주 : 톨루엔의 양에 의존 할 것이다 사용 봉 볼륨 수납 봉을 용해하는 데 사용. 다음, 단계 2.3.13.11에 제안 10-15 ml를 사용하는 경우로드 용액 3-6 ml를 적절해야한다. </li><li> 5 분 동안 3,400 XG에 원심 분리기. </li><li> 맑은 상층 액을 가만히 따르다. </li><li> 펠릿에 3.1에서 메탄올 용액을 모두 추가합니다. </li><li> 손으로 소용돌이 또는 흔들림을 완전히 용해합니다. 이 솔루션은 최대 리간드 교환이 발생 할 수 있도록 적어도 1 시간을 앉아 할 수 있습니다. 엔OTE :이 솔루션은 즉시 완전히 용해 나타나는 경우에도 최소 1 시간 동안 방치한다 </li><li> 두 개의 원심 분리기 튜브의 두 부분으로 솔루션을 분리합니다. 참고 : 단계 3.1에 ​​사용되는 원심 분리기 튜브를 저장하고이로 솔루션의 절반을 전송할 수 있습니다. </li><li> 각 반에 톨루엔 20 ML을 추가합니다. 알코올 및 톨루엔 사이에서 상분리가 있으면 위상이 재결합 할 때까지 메탄올 드롭 현명 추가한다. </li><li> 15 분 동안 7,700 XG에 원심 분리기. </li><li> 아주 조심스럽게 펠렛에서 맑은 상층 액을 가만히 따르다. </li><li> 샘플을 건조하기 위해 신중 원심 관을 전환. </li><li> 알루미늄 호일 (또는 다른 불투명 커버)에 잘 싸서 유리 병에 펠렛 및 저장에 5 ML의 초순수를 추가합니다. 참고 : 일단 톨루엔에서 물에 이동,로드는이 덮여 이유입니다, 광 안정성 없습니다. 어둠 속에서 유지 되더라도로드 가능한 빨리 사용되어야하며, 이는 물에 저장 봉 권장되지일개월보다. </li></ol></li></ol> 이리듐 나노 결정 입자의 4 성장 <ol><li> 수산화 나트륨 <ol><li> 플라스틱 병에서 1,450 mg을 수산화 나트륨을 무게. 20 ㎖의 초순수에 수산화 나트륨을 녹인다. 해결 방법이없는 고체와 명확해야한다. </li></ol></li><li> 황산나트륨 <ol><li> 플라스틱 병에 950 mg의 NAS 2 O 8을 무게. 20 ml의 초순수에 NAS 2 O 8 녹여. 해결 방법이없는 고체와 명확해야한다. </li></ol></li><li> 질산 나트륨 <ol><li> 플라스틱 병에 300 밀리그램에 NaNO 3. 18 ml의 초순수 나노 3 녹여 밖으로 무게. 해결 방법이없는 고체와 명확해야한다. </li></ol></li><li> 이리듐 전구체 용액 <ol><li> 플라스틱 병에서 50 mg의 나트륨 3 IrCl 6을 무게. 5.0 ml의 초순수에 나 3 IrCl 6 녹인다. 해결 방법이없는 고체와 (스카치 등) 투명 갈색이어야한다. </li></ol></li><li> 사전샘플의 paration <ol><li> 표준 폴리스티렌 큐벳의 분광 교반기를 놓습니다. 참고 :이 솔루션은 매우 기본적인 때문에, 석영 및 기타 유리 큐벳은 사용할 수 없습니다. </li><li> 단계 4.4.1에서 0.20 ml의 이리듐 전구체 솔루션을 추가합니다. </li><li> 단계 4.3.1에서 0.50 ml의를 질산 용액을 추가합니다. </li><li> (3) 물에 시드로드의 0.30 ML을 추가 (큐벳 벽의 혼탁이 발생할 수 있습니다 리간드 교환에서 톨루엔 추적). </li><li> 단계 4.2.1에서 황산 용액의 0.50 ML을 추가합니다. </li><li> 단계 4.1.1에서 수산화 나트륨 수용액 0.50 ml를 추가. </li></ol></li><li> 샘플의 조명 <ol><li> 교반 기능이있는 홀더에 큐벳을 놓습니다. </li><li> 최대 4 시간 동안 100 mW의 450 nm의 빛으로 조명. 이 솔루션은 녹색과 나중에 파란색으로한다. </li></ol></li><li> 수집 샘플 <ol><li> 원심 분리기 튜브에 용액 (하지만 교반 막대)를 따르십시오. </li><li> 10 분 동안 7,700 XG에 원심 분리기. </li><li> 케어완전히 녹색 또는 선택 반응 시간에 따라 파란색이어야한다 펠렛에서 뜨는을 가만히 따르다. 주 : 펠릿 해주기 수집 또는 다른 실험에서 사용하기 위해 초음파를 통해 극성 용매에 분산 될 수있다. </li></ol></li></ol>

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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>

저자는 공개 아무것도 없어.

CdS와 시드 봉 @의 CdSe 씨와의 CdSe의 합성은 잘 21,24,25을 공부하고있다. 이 기재 입자의 합성 단계 양, 온도 및 시간에 약간의 변형이 조정 그 길이, 직경 및 / 또는 형태에 이용 될 수있다. 본원에 기재된 합성 프로토콜은 매우 균일 한 크기의 시드 축광-봉 산출한다. 리간드 교환 절차는이 경우 물에 극성 환경에서로드 시드의 사용을 허용한다. 펠릿 (톨루엔에 의한 침전...

광촉매는 신 재생 에너지 생성 및 물 처리 및 공기 정화 1-3과 같은 다른 환경 응용을위한 매력적이고 유망한 솔루션을 제공합니다. 태양 에너지에 의해 구동 전반적으로 물 분해는 깨끗하고 재생 가능한 수소 연료의 원천이 될 수있다; 그러나, 연구의 수십 년에도 불구하고, 실제 사용을 위해 충분히 안정적이고 효율적인 시스템은 아직 실현되지 않았다. photodeposition 반도체 매개 광촉매 모두 광 생성 전자 - 정공 쌍을 분리하고이 산화 환원 반응을 개시 할 수있는 표면으로의 구동 동일한 메커니즘에 의존한다. 이 두 과정 사이의 유사성은 광촉매 4-6의 필드의 매력적인 합성 도구를 photodeposition합니다. 이 방법은 새로운 미개척 국경에 광촉매 생산을 할 것으로 예상된다. 잠재적으로 공간 배열을 통해 깨끗 제어를 제공 할 수헤테로 구조의 다른 구성 요소 및 정교한 나노 시스템을 구축 할 수있는 능력을 향상. 결국 방법은 한 걸음 더 가까이 직접 태양에 연료 에너지 변환을위한 효율적인 광촉매를 실현 우리를 가져올 것이다. 물 산화 7-11에 효율적인 촉매로 공지 된 바와 같이 우리는 조 촉매로서 IRO 2의 성장을 조사 하였다. 로드 (12, 13) (황화 카드뮴)에 포함 된 양자점 (CdSe로)의 가변 구조 광촉매 우리 기판 (14, 15)로 사용 하였다. 현재 산화 경로는 매개 경로를 통해 발생 여부를 예측할 수없는, 또는 직접 구멍을 공격하는 것입니다. 여기서, 상기 반도체 헤테로 구조에서 photogenerated 구멍 위에 우리 지식 제어 산화 반응 기전 연구 무력화 될 수있다. 이것은 한정된 구멍 (16, 17)의 형성 및 위치 파악을 용이하게 기판 구조에 의해 가능해진다로드에 별개의 산화 반응 사이트입니다. 국소 전하 캐리어 나노 재료의 사용은 제품의 간단한 시험에 의한 산화 환원 반응 기전 연구에 이용 될 수있다. 이 방법 photodeposition 모두 산화 환원 반응 경로의 고유 한 프로브로서 사용될 수있다. 이것은 photodeposition 에지 콜로이드 합성 18-20 절단의 조합에 의해 수득 새롭고 흥미로운 가능성의 일례이다. 물 분해 및 신 재생 에너지 변환을위한 효율적인 광촉매를 개발하는 퀘스트 재료의 지역 사회 내에서 중요한 추진력이되었다. 이 광 화학적 불안정성에 의해 방해되어 있지만 이것은, 수소 생산 용 고 활성 인 것으로 알려져있는 CD 세계적인 관심을 가했다. 우리의 작업은 여기에 재료의 아킬레스 건을 처리합니다. IRO 2 장식의 CdSe의 @ CD를로드 순수한에서 장시간 조명 아래 놀라운 광 화학적 안정성을 보여물.

<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).

투과 전자 현미경 (TEM)을 시드 봉 (도 1)의 산화 이리듐의 분포를보기 위해 수집 하였다. TEM 샘플은 TEM 그리드 상으로 용해 된 입자의 방울을 피펫 팅에 의해 제조 하였다. X 선 회절 (XRD,도 2) 및 X 선 광전자 스펙트럼 (XPS,도 3) 결정질 IRO이 혼합 및 IR 2 O 3로 성장 특성을 관찰하는데 사용되었다. XRD 및 XPS 시료의 ?...

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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.

의 CdSe @ CdS와 나노 막대에 이리듐 산화물 나노 입자의 광 화학적 산화 성장

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

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Chemistry

9.5K 조회수.  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.

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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.

단일 분자 이미징을위한 소형 양자 점

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

연구

공학

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.

충전 분리 Nanocrystals와 고체를 통해 태양 에너지를 수확

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 ...

화학

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.

황 합체 매트릭스 내의 자유 리간드의 CDS 나노 입자의 합성

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.

금 나노 막대의 하이드로 퀴논 기반 합성

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.

계층의 ZnO / CdSSe 헤테로 Nanotrees의 합성

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.

면 대 면 모양 이방성 콜 로이드 카드뮴 칼코게나이드 Nanostructures의 연결

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.

Ligand 중재 Nucleation 및 팔라듐 금속 나노 입자의 성장

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.

금속 나노 입자의 정확 하 게 제어 증 착에 대 한 연속 흐름 촉매 반응 기

In this work, a novel photocatalytic reactor for the pulsed and controlled excitation of the photocatalyst and the precise deposition of metallic ...

Photodeposition of Pd onto Colloidal Au Nanorods by Surface Plasmon Excitation

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot electrons upon SPR irradiation drive reductive deposition of Pd on colloidal AuNR in the presence of [PdCl4]2-. Plasmon-driven reduction of secondary metals potentiates covalent, sub-wavelength deposition at targeted locations coinciding with electric field &#8220;hot-spots&#8221; of the plasmonic substrate using an external field (e.g., laser). The process described herein details a solution-phase deposition of a catalytically-active noble metal (Pd) from a transition metal halide salt (H2PdCl4) onto aqueously-suspended, anisotropic plasmonic structures (AuNR). The solution-phase process is amenable to making other bimetallic architectures. Transmission UV-vis monitoring of the photochemical reaction, coupled with ex situ XPS and statistical TEM analysis, provide immediate experimental feedback to evaluate properties of the bimetallic structures as they evolve during the photocatalytic reaction. Resonant plasmon irradiation of AuNR in the presence of [PdCl4]2- creates a thin, covalently-bound Pd0 shell without any significant dampening effect on its plasmonic behavior in this representative experiment/batch. Overall, plasmonic photodeposition offers an alternative route for high-volume, economical synthesis of optoelectronic materials with sub-5 nm features (e.g., heterometallic photocatalysts or optoelectronic interconnects).

A protocol for anisotropic photodeposition of Pd onto aqueously-suspended Au nanorods via localized surface plasmon excitation is presented.

표면 플라스몬 여기에 의해 콜로이드 Au 나노로드에 Pd의 포토포지션

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot ...