Katalyse med Au-tippede CdSe nanorod klynger

Klynger af guld (Au)-tip CdSe nanorods blev syntetiseret af forskere i Center for Nanoscale Materials Nanophotonics Group gennem nanorod polymerisation drevet af den kontrollerede svejsning af Au-spidserne. De Au-tippede CdSe nanorods viste sig at øge effektiviteten for ladningsadskillelse og opsamling af energiske elektroner i Au nanopartiklerne betydeligt, fører til en exceptionel forbedring i fotokatalyserende reaktioner med flere elektroner (MER), selv i aerobe vandige opløsninger ved stuetemperatur. Resultaterne repræsenterer den første brug af hybride metal-halvleder nanomaterialer til effektiv fotokatalyse, der involverer flerladningsreaktioner.

Figur 1 viser den foreslåede nanostruktur, bestående af flere CdSe nanorods, der er forbundet med hinanden af ​​en Au nanopartikel i deres ender. CdSe nanorods tjener som antenner til effektiv indsamling af fotoner for at skabe energiske ladningsseparerede tilstande i CdSe nanorods, mens Au nanopartikelen tjener som et elektronreservoir til opsamling af energiske elektroner genereret fra ladningsseparerede tilstande. Under fotobelysning, ladningsseparerede tilstande i hver CdSe nanorod-form, og de resulterende energiske elektroner overføres til Au-nanopartiklerne.

Som resultat, antallet og tætheden af ​​energiske elektroner akkumuleret i Au nanopartiklerne er højere end den, der dannes i den individuelle Au-tippede CdSe nanorod inden for samme tid. Syntesen realiseres gennem polymerisering af Au enkelttippede CdSe nanorods ved at drage fordel af spontan svejsning af Au-spidserne under passende forhold (se figur 2).

For at evaluere ydeevnen i fotokatalytiske MER-reaktioner, methylenblåt (MB) blev valgt som en model redox-indikator i vandig opløsning. MB-molekylerne blev fotokatalytisk reduceret ved hjælp af de Au-tippede CdSe nanorods under et omgivende miljø (dvs. opløsningen er mættet med luft). MB-molekylerne blev fuldstændig reduceret inden for kun 1 time, og MER første-ordens reaktionskinetik blev bestemt.