Femkantede nanorods viser katalytisk løfte

Pentagonale nanorods har en unik morfologi, der giver interessante sammensætnings- og formafhængige egenskaber - herunder fremragende stabilitet og høj katalytisk aktivitet - hvilket gør dem til fremragende kandidater til industrielle katalysatorer. Nu, forskere i Singapore har udviklet en simpel kemisk proces til at dyrke ensartede femkantede nanorods sammensat af guld og kobber. Disse nye materialer katalyserer let den direkte alkylering af en amin med en alkohol, gør dem nyttige inden for materialekemi og nanoteknologi.

"Vi har med succes syntetiseret guld-kobber femkantede nanorods med kontrolleret størrelse og sammensætning ved en frø-medieret vækstrute, " forklarer ledende forsker Jackie Ying fra A*STAR Institute of Bioengineering and Nanotechnology. 'Frøene' er flere krystaller af aflange gulddekaeder, sammenføjet af delte ansigter - et arrangement kendt som multiple-twinning.

For at skabe nanorods, holdet placerede guldfrøene i en opløsning indeholdende en kobberprækursor og påført varme - en proces, der producerede næsten ensartede femkantede nanorods (se billede).

Yings hold viste, at de kunne kontrollere længden af ​​disse nanorods ved at ændre mængden af ​​guldfrø, der blev tilsat kobberprækursoren. Tilføjelse af et 1:1-forhold mellem guld og kobber producerede nanorods, der voksede cirka 15 nanometer i længden, mens et 1:2-forhold producerede nanorods cirka 19 nanometer lange, og et 1:3-forhold producerede nanorods på ca. 24 nanometer lange. Diameteren af ​​nanoroderne forblev den samme, imidlertid, uanset forholdet mellem anvendte metaller.

Evnen til at kontrollere størrelsen og sammensætningen af ​​nanoroderne betyder, at det er lettere at kontrollere egenskaberne af de bimetalliske guld-kobber nanopartikler sammenlignet med nanopartikler lavet af kun ét metal, Yang forklarer.

Næste, holdet evaluerede den katalytiske aktivitet af disse guld-kobber nanorods i en carbon-nitrogen-binding-dannende reaktion - den direkte alkylering af en amin ved hjælp af en alkohol. "Denne hydrogenlånestrategi er en attraktiv syntetisk metode til C-N-bindingsdannelse, da det er en miljøvenlig proces, der kun producerer vand som et biprodukt, " siger Ying.

Nanoroderne blev undersøgt som katalysatorer for denne reaktion under anvendelse af modelsubstraterne p-toluensulfonamid og benzylalkohol. "Vores heterogene katalysator viste højere katalytisk aktivitet mod C-N-koblingsreaktionen og bedre genanvendelighed sammenlignet med kommercielt tilgængelige katalysatorer, " siger Ying.

Ud over katalyse, Ying forudser, at disse nye materialer kan være nyttige i elektronik, kemisk sansning og endda biomedicin. Hendes team planlægger nu at bruge nanorods som frø selv til at syntetisere nanopartikler bestående af en guld-kobber kerne omgivet af en skal af et andet materiale, såsom platin, til energianvendelser.