介孔氧化物薄膜中金属纳米粒子的科学讲座2022

科学讲座2（2022）100013介孔氧化物薄膜中金属纳米粒子的M. 作者：Mercedes Zalduendo放大图片作者：Andrea V.作者：Paula C.安杰洛梅·阿吉GerenciaQuímica &Instituto de Nanocisiony Nanotecnología，Centro Atómico Constituyentes，Comisión Nacional de Energía Atómica，CONICET，Av. 格拉尔Paz 1499，San Martín，1650，Buenos Aires（布宜诺斯艾利斯），阿根廷A R T I C L E I N F O A B S T R A C T关键词：介孔氧化物杂化材料金属纳米颗粒传感器SERS催化金属纳米颗粒（NPs）具有令人感兴趣的尺寸依赖性光学性质和高的表面积与体积比，这使得它们对于许多不同的应用（诸如传感、催化、能量转换和存储、生物医学等）具有吸引力这些应用需要避免NP降解、粗化和/或聚集。多孔模板的使用已成为实现这一目标的一种有前途的策略特别是，通过溶胶-凝胶反应结合超分子模板制备的有序介孔氧化物是非常有吸引力的载体，因为它们具有高比表面和规则且可接近的孔隙率。此外，如果将这些氧化物制备为薄膜，则在便携式设备中的操作和集成是简单的。在这项工作中，不同的替代方案，以获得稳定的金属纳米粒子在介孔氧化物薄膜进行了讨论。首先，介绍了介孔TiO2薄膜的孔有序性对Au纳米粒子的数量和分布的主要影响，并讨论了结构效应对材料传感性能的影响。然后，使用含有羧酸和膦酸酯基团的混合介孔薄膜作为模板来形成和稳定Cu和Ag纳米颗粒。在所有情况下，表面化学的关键作用，合成的复合材料和它们的应用是突出的。本文的视频可以在https://doi.org/10.1016/j.sctalk.2022.100013。通讯作者。电子邮件地址：angelome@cnea.gov.ar（P.C. Angelomé）。h tt p：//dx. 多岛或g/10。1016/j。我的天啊。20 22. 1 00 01 3接收于2022年2月25日;接受于2022年2月27日27 7 2 - 56 93/©2022TheA ut hors. 由E lsevierL td提供。 这是CCBY许可证下的一项操作（http：//creaitivecommons.com/）。或g/li ce ns s/by/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表科学讲座杂志首页：www.elsevier.es/sctalkM.M. Zalduendo等人科学讲座2（2022）1000132图和表图1.一、（a）介孔氧化物的生产中涉及的试剂和步骤的示意图。（b）用于获得中孔薄膜的蒸发诱导自组装过程的示意图。（c）在硅和玻璃盖玻片上制备的介孔TiO2薄膜的图像图二、金属纳米粒子、介孔薄膜及其复合材料的主要特征和电镜图像。M.M. Zalduendo等人科学讲座2（2022）1000133图3.第三章。（a）用于在介孔TiO 2薄膜内产生Au NP的吸附-还原方法的示意图。（b）所得复合材料的UV-vis光谱，作为吸附-还原步骤数目的函数。（c）基于Au纳米颗粒和介孔TiO 2薄膜的不同复合材料的TEM图像和NP尺寸直方图，如标签中所示（插图：孔排序方案）。XRS表示用于产生物质的吸附-还原步骤的量。 A d apt ed fromromDOI：ht tp s：//do i. 或g/10。10 39/C9 C P 01 8 9 6D，具有来自于C h mi s ry的R oy alS oc ityy的p e r m i s is i o n s i s o n s o n so图四、（a）使用不同的复合样品检测p-硝基硫酚拉曼探针（如插图所示）所需的最小采集时间（参见图1）。 3）和（b）使用标记中所示的样品的对硝基苯硫酚的SERS光谱（采集时间：10 s）。每个光谱是在4个不同点处获得的4个光谱的平均值转载自DOI：https://doi.org/10.1039/C9CP01896D，经英国皇家化学学会许可[5]。M.M. Zalduendo等人科学讲座2（2022）1000134图五、（a）用于在介孔TiO 2薄膜内产生Au-Ag纳米颗粒的电流置换法的示意图。（b）所得样品的代表性TEM图像（c）样品的光学图像（d）对于由标签中指示的不同复合材料催化的4-硝基苯酚还原反应，ln（Δt/Δ0）作为时间的函数的曲线图这些线对应于数据的线性拟合对于（c）和（d）：Ag30 =具有Ag NP的样品，Ag30Au x =具有双时间NP的样品，或者具有给定的可变重复时间（x）的改进的chang。 Ad ap t ed frommD OI：ht tp s：//do i. 或g/10。10 02/e ji c。201 9 0 1 1 8 6[6]。图六、（a）用于在用COOH和NH2基团官能化的中孔薄膜内产生Cu NP的合成方法的示意图。（b）（c）使用不同吸附/还原步骤制备的基于COOH改性二氧化硅的样品在Cu区域的XPS光谱（d）对于由标签中指示的不同复合材料催化的4-硝基苯酚还原反应，ln（Δt/Δ0）作为时间的函数的曲线图这些线对应于数据的线性拟合转载自Rodríguez et al.[1]，版权所有（2019），经Elsevier许可M.M. Zalduendo等人科学讲座2（2022）1000135图7.第一次会议。（a）用于在用膦酸酯基团官能化的介孔薄膜内产生Ag NP的合成方法及其化学结构的示意图。所选样品的（b）改编自Bordoni et al.[2]，版权所有（2020），经Elsevier许可。图8.第八条。不同复合材料的紫外-可见光谱（如标签所示）随老化时间的变化。在不包括膦酸酯基团的复合样品中变化更明显改编自Bordoni et al.[2]，版权所有（2020），经Elsevier许可M.M. Zalduendo等人科学讲座2（2022）1000136CRediT作者声明M.梅赛德斯Zalduendo：调查，数据策展，写作-原始草案准备保拉Y. Steinberg ： 调 查 ， 数 据 管 理 ， 写 作 - 初 稿 准 备 ， Rusbel Coneo-Rodríguez：调查，数据管理，写作-初稿准备，Andrea诉Bordoni：概念化，数据管理，调查，资金获取，写作-原始草案准备，Paula C。Angelomé：概念化，数据管理，项目管理，资金获取，写作-审查和编辑。致谢这项工作得到了CONICET（PIP 2012- 00044 CO），ANPCyT（PICT2012-0111，2015-0351，2017-1109）的资助。作者感谢CERIC-ERIC财团使用Elettra同步加速器（的里雅斯特）的实验设施和财政支持。我们感谢Gonzalo Zbihlei的TEM测量和Emilia B.用于访问拉曼设备的HalacP. Y. S. 和M.M. Z. 承认CONICET的博士奖学金和R.C.R.获得博士后奖学金申报利益作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用[1] R.科内奥·罗德里格斯湖Yate，E. Coy，A.M. Martínez-Villacorta，A.V. Bordoni，S. 莫亚P.C. Angelomé，混合中孔薄膜中的铜纳米颗粒合成：通过孔化学控制氧化状态和催化性能，Appl.冲浪。Sci. 471（2019）862https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.12.068。[2] A.V. Bordoni，医学博士Zalduendo，A. Escobar，H. Amenitsch，S.E. Moya，P.C.Angelomé，膦酸酯介孔混合薄膜：通过硫醇-烯点击化学合成有机磷硅烷，以及在银纳米颗粒形成和稳定中的应用295（2020），109958 https://doi.org/10.1016/j。微信号：2019.109958进一步阅读[1] P. 因诺琴济湖Malfatti，Mesoporous thin films：properties and applications，Chem.Soc. R ev. 42（9）（2 013）41 98- 4 2 1 6，或g/10。1 039/c 3c s3 5 3 77 j。[2] P.C. Angelomé，L.M.李晓生，金属纳米粒子介孔复合材料的合成与应用，北京大学出版社，2001。Sol-Gel Sci.Technol. 70（2）（2014）180https://doi.org/10.1007/s10971-013-3238-8[3] P.C. Angelomé，M.C.杨文，金属纳米粒子-介孔氧化物纳米复合薄膜，载于：克莱因，M。Aparicio，A. Jitianu（Eds.），《溶胶-凝胶科学与技术手册》，施普林格国际出版社，Cham 2018年，第100页。 2507- 253[4] M.M. Zalduendo，J.Langer，J.J.Giner-Casares，E.B.哈拉克，G.J.A.A.Soler-Illia，L.M.Liz- Marzán，P.C. Angelomé，Aunanoparticleshttps://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b01444[5] 年Steinberg，M. M.萨尔杜恩多湾Giménez，G.J.A.A.索莱尔-伊利亚Angelomé，TiO2介孔薄膜结构作为控制Au纳米颗粒生长和生长的工具，Phys. Ch e m. C hem. 你好。 21（20 19）1 0 3 47- 1 0 3 5 6，h t t p s：/ / d o i. 或g/10.1039/C9 CP 01896 D。[6] R. Coneo Rodríguez，H.Troiani，S.E.Moya，M.M.布鲁诺，P.C.Angelomé，介孔二氧化钛薄膜内的双金属银-金纳米颗粒：通过光还原和电流置换合成6（2020）568https://doi.org/10.1002/ejic.201901186宝拉角Angelomé于1979年出生于阿根廷布宜诺斯艾利斯。她拥有阿根廷布宜诺斯艾利斯大学的化学学位（2003年）和博士学位（2008年2008年至2012年期间，她是胶体化学组（西班牙维哥大学）的博士后研究员。自2012年以来，她在阿根廷布宜诺斯艾利斯的CNEA 的Gerencia Química 担任CONICET 研究员。她自2017年以来一直担任独立研究职位。她曾负责多个国家和国际研究项目。她指导了几篇学位论文，共同指导了一篇硕士论文，指导了一篇博士论文，并共同指导了另外两篇。她发表了50多篇与介孔氧化物，金属纳米颗粒和含有两者的复合材料的合成，表征和使用有关的科学论文。