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通过溶液中金和银离子的激光共还原形成金银合金纳米粒子的机理。

Mechanism of Gold-Silver Alloy Nanoparticle Formation by Laser Coreduction of Gold and Silver Ions in Solution.

机构信息

Department of Chemistry, Virginia Commonwealth University, Richmond, Virginia 23284, United States.

出版信息

J Phys Chem B. 2021 Jan 28;125(3):907-917. doi: 10.1021/acs.jpcb.0c10096. Epub 2021 Jan 13.

Abstract

Photochemical reduction of aqueous Ag and [AuCl] into alloy Au-Ag nanoparticles (Au-Ag NPs) with intense laser pulses is a green synthesis approach that requires no toxic chemical reducing agents or stabilizers; however size control without capping agents still remains a challenge. Hydrated electrons produced in the laser plasma can reduce both [AuCl] and Ag to form NPs, but hydroxyl radicals (OH·) in the plasma inhibit Ag NP formation by promoting the back-oxidation of Ag into Ag. In this work, femtosecond laser reduction is used to synthesize Au-Ag NPs with controlled compositions by adding the OH· scavenger isopropyl alcohol (IPA) to precursor solutions containing KAuCl and AgClO. With sufficient IPA concentration, varying the precursor ratio enabled control over the Au-Ag NP composition and produced alloy NPs with average sizes less than 10 nm and homogeneous molar compositions of Au and Ag. By investigating the kinetics of Ag and [AuCl] coreduction, we find that the reduction of [AuCl] into Au-Ag NPs occurs before most of the Ag is incorporated, giving us insight into the mechanism of Au-Ag NP formation.

摘要

利用高强度激光脉冲将水溶液中的 Ag 和 [AuCl] 光化学还原为合金 Au-Ag 纳米颗粒(Au-Ag NPs)是一种绿色合成方法,不需要有毒的化学还原剂或稳定剂;然而,在没有封端剂的情况下进行尺寸控制仍然是一个挑战。激光等离子体中产生的水合电子可以还原 [AuCl] 和 Ag 以形成 NPs,但等离子体中的羟基自由基 (OH·) 通过促进 Ag 向后氧化成 Ag 来抑制 Ag NP 的形成。在这项工作中,通过向含有 KAuCl 和 AgClO 的前驱体溶液中添加羟基自由基清除剂异丙醇 (IPA),利用飞秒激光还原法合成了具有可控组成的 Au-Ag NPs。通过调节前驱体的比例,IPA 的浓度足够高时,能够控制 Au-Ag NP 的组成,并制备出平均尺寸小于 10nm、Au 和 Ag 摩尔组成均匀的合金 NPs。通过研究 Ag 和 [AuCl] 共还原的动力学,我们发现 [AuCl] 还原为 Au-Ag NPs 的过程发生在大部分 Ag 被掺入之前,这使我们深入了解了 Au-Ag NP 形成的机制。

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