Synthesis of Silver Nanoplates with Controlled Shape and Their Sensing Application

Abstract

Triangular silver (Ag) nanoplates with a high yield was successfully synthesized via one-step water-based synthesis controlled by the coordination of ligands to Ag cations. The sharp corners of Ag nanoplates display attractive plasmonic properties and also make them easily degraded. By utilizing the intrinsic instability of Ag nanoplates, we establish some potential application as a novel sensing platform in certain environments. In this study, poly(styrene-4-sulfonate) (PSS) was used to degrade the Ag nanoplates at room temperature andthe appropriate localized surface plasmon resonances (LSPR) of the Ag nanoplates was also changed. When potassium persulfate (KPS) was used to age Ag nanoplates, the degradation behaviour rely on the environment temperature. Here, this intrinsic lack of stability also can be used to realize novel applications such sensing platform for the quantification of water in water-ethanol mixtures. Bromide ions (Br−) was used in such application to degrade the triangular Ag nanoplates and made the sharp corners of the Ag nanoplates became rounded and show a fascinating color change. This colorimetric sensing platform was successfully applied to determining the volume fraction of water in water-ethanol mixtures also water-isopropyl alcohol mixtures and further could be applied to mixtures of water and other alcohols. On the other hand, we want to intoduce sodium 4-vinylbenzenesulfonate (Na-VBS) as a new environmentally friendly etchant of Ag nanoplates. The shape of Ag nanoplates was transformed when aged with Na-VBS in different aging temperature. These results suggest that the behaviour of Ag nanoplates holds great potential in a wide variety of plasmonic applications for use in analytical tool also can be applied to develop a colorimetric indicator.

높은 수율의 삼각 판상형 은 나노 구조체를 물 기반에서 배위 결합하는 리간드를 통해 단일 공정으로 성공적으로 합성 하였습니다. 삼각 판상형 은 나노 구조체의 날카로운 모서리는 매력적인 플라즈몬 특성을 나타내며 쉽게 분해됩니다. 삼각 판상형 은 나노 구조체의 본질적인 불안정성을 이용하여 특정 환경에서 새로운 감지 플랫폼으로서의 응용이 가능합니다. 본 연구에서는 상온에서 삼각 판상형 은 나노 구조체를 에칭하기 위해 PSS (poly (styrene-4- sulfonate))를 사용하였고 그에 따라 판상형 은 나노 구조체의 표면 플라즈몬 (LSPR)도 변경되었습니다. 또한 과 황산 칼륨을 사용하여 Ag 나노 플레이트를 에칭시키는 경우에서는 환경 온도에 따라 모서리에 대한 에칭 정도가 달라졌습니다. 여기에 삼각 판상형의 불안정성은 또한 물 - 에탄올 혼합물에서 물의 정량분석을 가능케 하여 감지 플랫폼과 같은 새로운 응용 프로그램을 실현하는 데 사용할 수 있습니다. 브롬화물 이온 (Br-)은 그러한 응용에서 사용되어 삼각 판상형 은 나노구조체의 날카로운 모서리를 둥글게 만들고 매력적인 색깔 변화를 보여줍니다. 이 비색계 감지 플랫폼은 물 - 에탄올 혼합물에서 물의 부피 분율을 결정하는데 성공적으로 응용되었으며 물과 다른 알코올의 혼합물에도 적용될 수 있습니다. 다른 한편, 우리는 판상형 나노 구조체에 새로운 환경 친화적 인 에칭 물질로서 나트륨 4- 비닐 벤젠 설포 네이트 (Na-VBS)를 도입하였습니다. 판상형 은 나노 구조체의 모양은 Na-VBS로 에칭 될 때 서로 다른 온도에서 변형되었다. 이 결과는 판상형 나노 구조체의 거동이 분석 도구에 사용하기 위해 다양한 플라즈몬 응용에서 큰 잠재력을 지니고 있으며 또한 비색계 지시약 개발에 적용될 수 있음을 시사합니다.