Enkel grøn syntese er et frisk pust

En metode til fremstilling af nanopartikler uden brug af opløsningsmidler kan føre til miljøvenlig elektronik.

Nanopartikler med kontrollerbar sammensætning og størrelse har et stort potentiale inden for elektrisk, optiske og kemiske apparater, men de skal skabes på en sikker og omkostningseffektiv måde. Kazuhiro Takanabe og kolleger fra KAUST rapporterer nu om en enkel metode til syntetisering af metal-sulfid-nanopartikler ved lav temperatur uden brug af miljøskadelige opløsningsmidler.

Metalsulfider, som er krystallinske materialer, der kombinerer et eller flere metalatomer med svovlatomer, har fremragende elektronik, optiske og termoelektriske egenskaber. Nanopartikler af disse materialer er en spændende udsigt til udvikling af miniaturiserede enheder. Men, udviklingen af ​​sådanne små enheder afhænger af en enkel, effektiv og sikker metode til at skabe metal-sulfid-nanostrukturer, helst i kommerciel skala. Den ideelle metode bør ikke kræve brug af høje temperaturer eller opløsningsmidler, der har en negativ indvirkning på miljøet eller menneskers sundhed.

Takanabe og hans team demonstrerer nu en opløsningsmiddelfri metode til at skabe en lang række metal-sulfid-nanopartikler ved hjælp af en svovlholdig organisk forbindelse kaldet thiourinstof.

Væsentligt, målsulfidmaterialerne kan endda syntetiseres i det fri. "Vores mål var at gøre syntesen både enkel og robust, "siger Takanabe.

Teamet tilføjer thiourinstof og et oxid eller nitrat af metallet (eller metaller) til en digel. Ved opvarmning til en relativt lav temperatur på ca. 200 ° C, thiourinstoffet smelter. Dette giver de nødvendige svovlatomer og spiller også den samme rolle som et opløsningsmiddel i en konventionel tilgang, fungerer som basecentre, der reagerer med metalkilden.

Forskerne brugte deres metode til at producere komplekse kvaternære metal-sulfid-nanopartikler, nemlig CuGa2In3S8. En organisk polymer blev observeret samtidig at danne sig omkring sulfid -nanopartiklerne, oprette et dæklag. De karakteriserede materialerne ved hjælp af fast-state nuklear magnetisk resonans (NMR) teknikker og højopløselig transmissionselektronmikroskopi (TEM) for at undersøge dets morfologi og forstå kapslingspolymeren.

Takanabe forklarer, hvordan KAUST's Imaging and Characterization Core Lab var afgørende på dette trin. "I denne avis, Core Lab foretog materialeanalysen med NMR og TEM, hvilket var afgørende for at forholde størrelsen af ​​silica nanopartikler til deres dielektriske egenskaber. TEM -analyse frembragte billederne af nanopartiklerne, erhvervet ved nanometer-opløsning og derfor gjort det let at estimere nanopartiklernes dimensioner. I øvrigt, elektronprismen monteret i TEM -instrumentet muliggjorde bestemmelse af de rumlige fordelinger af bestanddele i nanopartiklerne, hvilket også viste sig at være lige så vigtigt i dette arbejde. "

Resultaterne viser, at en organisk carbonnitridpolymer kontrollerbart dannes på ydersiden, alligevel afhænger den nøjagtige sammensætning af denne polymer af syntesetemperaturen og forløberforhold.

Takanabes team angav nytten af ​​deres nanopartikler ved at bruge dem som en fotokatalysator til brintudvikling, hvor de giftige svovlioner gøres sikre i en vandig opløsning. "Denne undersøgelse åbner den nye synteseprotokol for metalsulfid -nanopartikler, der er nyttige til forskellige applikationer, "siger Takanabe.

"Vi er så heldige, at dette Core Lab giver forskere materialeanalyse af høj kvalitet ved at skaffe topmoderne instrumentering og de bedste talenter, "tilføjer han.