研究目的
研究纳米催化体的设计与合成,将其作为受生物启发的双层囊泡纳米反应器,利用可持续的太阳能实现前所未有的功能。
研究成果
受自然界最青睐的双层膜囊泡结构启发,我们设计并合成了基于金属双层膜的空心纳米结构——"纳米催化体",这是一类具有可控双层间隙空间的新型高度可定制且催化功能多样的纳米反应器。在多种等离激元催化纳米催化体中,双层壳层内部壳间纳米空间存在大量几纳米级纳米间隙/空腔是其关键结构特征,该特征赋予了可控的等离激元耦合效应,并能有效利用宽范围太阳光产生局部光热加热和等离激元载流子,对各类催化反应极具应用价值。
研究不足
实验的技术和应用限制包括设计和合成仿生下一代催化剂的挑战,这些催化剂需在几纳米尺度上整合自然系统的复杂形态特征,并实现功能多样化以执行各种热力学上具有挑战性且工业上有用的化学反应。
1:实验设计与方法选择:
纳米催化囊泡的合成始于中空多孔氨基化二氧化硅纳米壳,其表面修饰有金种子并包覆了一层薄而均匀的TA-Fe配位聚合物薄膜。
2:样品选择与数据来源:
将TA-Fe包覆的AuNC@h-SiO?分散于PVP水溶液中,随后加入HAuCl?和氢醌,促使金种子生长为更大且间距紧密的金纳米颗粒单元。
3:实验设备与材料清单:
透射电子显微镜(TEM)、高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)、能量色散X射线谱(EDS)元素分布图、线扫描分析及X射线光电子能谱(XPS)。
4:实验步骤与操作流程:
该策略还通过分别用Na?PtCl?和Na?PdCl?替代HAuCl?,应用于合成铂和钯等其他贵金属的双层结构。
5:数据分析方法:
采用紫外-可见光谱、表面增强拉曼散射(SERS)光谱及拉曼测温实验分析纳米催化囊泡的等离子体特性。
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Transmission electron microscopy
Used for structural characterization of different nanocatalosomes.
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High-angle annular dark-field scanning TEM
Used for characterizing the bimetallic bilayer structures.
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Energy-dispersive X-ray scattering
Used for elemental mapping and line-profiling.
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X-ray photoelectron spectroscopy
Used for characterizing the bimetallic bilayer structures.
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UV-vis spectra
Used to analyze the plasmonic properties of nanocatalosomes.
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Surface-enhanced Raman scattering
Used to analyze the plasmonic properties of nanocatalosomes.
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Raman thermometry
Used to estimate exact photothermal local temperature on different nanocatalosomes.
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