層状チタン酸透明フィルムの層間空間で凝集することなく金ナノ粒子のその場合成で

この実験プロトコルの全体的な目標は、ユニークなナノ構造を持つ新しいタイプの金属ナノ粒子と金属酸化物半導体ハイブリッドを提供することです。この手法により、金属ナノ粒子と呼ばれる新しいタイプのナノ構造ハイブリッド材料や、顔料、染料、触媒、光触媒などのラジアル半導体を作製することができます。この技術の主な利点は、金属ナノ粒子の良好な透明性と安定性を有するナノ構造ハイブリッドを提供することです。

その手順を実演するのは、新潟県出身の大学院生、川村詩織さんです。この手順を開始するには、1モルの水酸化ナトリウムを含有する超音波洗浄機を用いて、超音波処理によりガラス基板を予備洗浄します。終了したら、基材を5〜10ミリリットルの超純水ですすいでください。

ガラス基板を0.1モルの塩酸水溶液に浸します。3分後、基質を5〜10ミリリットルの超純水ですすいでください。これに続いて、純水で1時間超音波処理して基板を洗浄します。

純水ですすいだ後、基材をヘアドライヤーで2〜3分間乾かします。次に、事前に調製したTNSのコロイド懸濁液を300マイクロリットルのアリコートでガラス基板上にキャストします。ガラス基板を60°Cのドライオーブンで2時間乾燥させ、TNSキャストフィルムを作製します。

TNS成分をガラス基板上に熱固定するために、得られたTNSキャストフィルムを500°Cのオーブンで3時間中央に置きます。センタリングプロセスを2回繰り返した後、センタリングしたTNSフィルムを0.2ミリモルの二塩化メチルビオロゲン塩水溶液に室温で7時間暗所で浸漬します。得られた試料を5〜10ミリリットルの超純水で洗い流し、60°Cで約1時間暗所乾燥させます。

次に、メチルビオローゲンインターカレートフィルムをテトラクロロアウリン酸の25ミリモル水溶液に暗所条件下で室温で3時間浸します。得られた試料を5〜10ミリリットルの超純水で洗い流し、60°Cで約1時間暗所で乾燥させます。これに続いて、金インターカレートTNSフィルムを水素化ホウ素ナトリウムの0.1モル水溶液に暗所条件下で室温で30分間浸します。

得られたフィルムを暗所で60°Cで約1時間乾燥させます。次に、中心にしたTNSフィルムを2-AET塩化物の0.1モル水溶液に室温で24時間浸します。得られたフィルムを5〜10ミリリットルの超純水ですすぎ、60°Cで約1時間暗所で乾燥させます。

次に、2-AET含有フィルムをテトラクロロオーリン酸の25ミリモル水溶液に室温で3時間浸漬します。得られたフィルムを5〜10ミリリットルの超純水ですすぎ、60°Cで約1時間暗所で乾燥させます。これに続いて、2-AET金TNSフィルムを水素化ホウ素ナトリウムの0.1モル水溶液に0.1モルの水素化ホウ素水溶液に室温で30分間暗所で浸します。

最後に、得られたフィルムを5〜10ミリリットルの超純水ですすぎ、60°Cで約1時間暗所で乾燥させます。TNS膜内の金の吸着は、エネルギー分散型X線分析によって確認され、チタンと金の明確なシグナルが証明されました。メチルビオロゲンTNSフィルムをテトラクロロオーリン酸に浸すと、2つの特徴的なXRD信号がより高い角度領域にシフトし、金の吸着が示唆されました。

水素化ホウ素ナトリウム処理フィルムは、金TNSフィルムよりも広いシグナルを示し、処理すると規則的なスタッキング構造が乱れたことが示唆されました。透明な金をインターカレートしたTNSフィルムは、水素化ホウ素処理によってメタリックパープルに変化し、還元金ナノ粒子の形成が示唆されています。2-AET処理により、中心となったTNS膜のD-002信号は強く狭くなり、スタッキング構造が秩序化したことを示しており、2-AET分子がTNS層に挿入されたことが示唆された。

XRD解析の結果、水素化ホウ素ナトリウム処理後にD-00シグナルが広範になったことが示され、規則的なスタッキング構造が乱れたことが示唆された。フィルムの色は透明から赤みがかった色に変わり、金ナノ粒子の形成を示唆しています。金ナノ粒子と2-AETを有するTNS層については、周囲雰囲気下で4ヶ月後にスペクトル変化は観察されず、金ナノ粒子が酸素に対して安定であったことが示された。

一度習得すると、このテクニックは適切に実行されれば3日で行うことができます。この手順を試みるときは、TNSの光反応を避けるために、すべての実験を暗闇で行うことを忘れないでください。しかし、撮影のためには明るい条件で演奏しました。

また、ペトリ皿を動かしたり振ったりしないでください。この手順に続いて、銅や銀などの他の金属ナノ粒子を調製して、他の金属ナノ粒子および放射状金属酸化物半導体ハイブリッドを提供することができる。その開発後、この技術は、金属ナノ粒子の分野の研究者が持続可能な化学における触媒と光触媒を探求する道を開きました。

このビデオを見れば、金属ナノ粒子とラジアル半導体ハイブリッドの合成方法についてよく理解できるはずです。水素化ホウ素ナトリウムでの作業は非常に危険である可能性があるため、この手順を実行するときは、眼鏡や手袋の着用などの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。