Metal–Semiconductor Heterostructured Nanohybrids: Facile Synthesis and Plasmon-Enhanced Applications

Abstract

귀금속 나노 입자는 촉매, 에너지 전환, 센서, 바이오 이미징 및 광열 요법과 같은 다양한 응용 분야에서 광범위한 잠재력을 갖는 데 큰 관심을 끌고있다. 이러한 가능성은 LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance)이라는 금속 나노 입자의 고유 한 광학 특성에 의존합니다. 금속 나노 입자의 LSPR 특성은 입자의 크기 및 구조와 같은 많은 측면에 의존한다. 따라서, 원하는 생성물을 얻기 위해서는 합성에 사용되는 물질의 조합을 제어해야한다. 최근, 하이브리드 금속-반도체 나노 입자를 얻기 위해 플라즈몬 금속 나노 입자와 반도체를 결합시켜 두 성분 사이의 효율적인 전하 분리로 인해 큰 주목을 받고있다. 이 논문에서, 육각형 및 삼각형 Ag 나노 플레이트를 시드 물질로 사용하여 바이메탈 Ag-Ag2S 및 삼원 금속 Au-Ag-Ag2S의 새로운 이종 구조를 얻었다. Ag 나노 플레이트의 황화 공정은 나노 플레이트의 모서리에 반도체 성 Ag2S 부분을 생성했다. 황 전구체의 농도를 제어함으로써, Ag2S의 크기가 또한 제어되어, 금속 및 반도체 세그먼트가 모두 환경에 노출되는 새로운 하이브리드 구조를 생성 하였다. 다른 귀금속에 비해 환원 전위가 낮기 때문에, Ag 나노 입자를 희생 주형으로 사용하여 갈바니 대체 반응을 통해 바이메탈 합금을 얻었다. Au 전구체 염 용액을 Ag 나노 입자에 첨가 할 때, 3 개의 Ag 원자가 산화되면서 하나의 Au 이온이 환원되고 나노 입자의 표면에 위치하여, 공동이 많은 Au-Ag 합금 나노 입자가 생성되었다. 그러나, 과도한 Au 이온은 Ag 나노 입자의 삼각형 구조를 붕괴시킬 수있다. 따라서, Ag 나노 플레이트 대신에 Ag-Ag2S의 하이브리드 나노 입자가 사용되었다. 입자의 코너에있는 Ag2S는 대체 반응을 통해 안정적이었고 프레임 구조를 갖는 3 원 Au-Ag-Ag2S 나노 입자가 생성되었다. 대체 반응을 변형시키는 최근의 방법은 온화한 환원제를 반응 메커니즘에 도입하는 것이다. 하이드로퀴논의 존재하에, 교체 속도가 방해되는 동안 Au 이온의 증착 속도가 향상되어 울퉁불퉁하고 다공성 인 새로운 나노 입자 구조가 얻어졌다. 육각형 Ag 나노 플레이트로부터 개발 된 Ag-Ag2S의 하이브리드 금속-반도체 나노 입자는 염료 오염을 저하 시키는데 효과적인 광촉매로서 제안되었다. Ag-Ag2S 나노 입자의 존재하에 태양 광 조사 하에서 메틸렌 블루의 분해는 Ag 나노 플레이트에 비해 더 우수한 성능을 제공 하였다. 이 결과는 전하 이동과 효과적인 전하 분리를 통해 금속과 반도체의 시너지 효과를 확인했다. 한편, NIR 영역 주위의 스펙트럼 피크를 갖는 합성 된 삼원 금속 Au-Ag-Ag2S 나노 입자가 광열 적용에 사용되었다. 레이저 808 nm 조사 하에서, 금속-반도체 이종 구조에서 향상된 결과가 또한 경험되었다.