PL219821B1 - Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni - Google Patents
Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchniInfo
- Publication number
- PL219821B1 PL219821B1 PL391456A PL39145610A PL219821B1 PL 219821 B1 PL219821 B1 PL 219821B1 PL 391456 A PL391456 A PL 391456A PL 39145610 A PL39145610 A PL 39145610A PL 219821 B1 PL219821 B1 PL 219821B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- electrode
- nanoparticles
- salt
- potential
- aqueous solution
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 32
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 26
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- -1 ITO Chemical compound 0.000 claims description 5
- 238000000970 chrono-amperometry Methods 0.000 claims description 5
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical group 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000005210 alkyl ammonium group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229940075397 calomel Drugs 0.000 claims description 3
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical compound Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MURCDOXDAHPNRQ-ZJKZPDEISA-N L-685,458 Chemical compound C([C@@H]([C@H](O)C[C@H](C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(N)=O)CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)OC(C)(C)C)C1=CC=CC=C1 MURCDOXDAHPNRQ-ZJKZPDEISA-N 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 9
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 5
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 5
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910004042 HAuCl4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NUUDMTGMAZJCBY-UHFFFAOYSA-N 1-decyl-3-methyl-2h-imidazole Chemical compound CCCCCCCCCCN1CN(C)C=C1 NUUDMTGMAZJCBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021135 KPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 241001278834 Rosa stellata Species 0.000 description 1
- 235000012253 Rosa stellata subsp abyssa Nutrition 0.000 description 1
- 235000007072 Rosa stellata subsp mirifica Nutrition 0.000 description 1
- 235000001634 Rosa stellata subsp stellata Nutrition 0.000 description 1
- 235000004483 Rosa stellata var. erlansoniae Nutrition 0.000 description 1
- 235000010976 Rosa stellata var. mirifica Nutrition 0.000 description 1
- NJPJRMHLERWRNH-UHFFFAOYSA-J [Au](Cl)(Cl)(Cl)Cl.C(CCCCCCC)[N+](CCCCCCCC)(CCCCCCCC)CCCCCCCC Chemical compound [Au](Cl)(Cl)(Cl)Cl.C(CCCCCCC)[N+](CCCCCCCC)(CCCCCCCC)CCCCCCCC NJPJRMHLERWRNH-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- QBVXKDJEZKEASM-UHFFFAOYSA-M tetraoctylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCC[N+](CCCCCCCC)(CCCCCCCC)CCCCCCCC QBVXKDJEZKEASM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/48—Electroplating: Baths therefor from solutions of gold
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni poprzez reakcję elektroosadzania nanocząstek na powierzchni elektrody.
Elektroosadzanie to jedna z metod otrzymywania nanocząstek na stałym przewodzącym podłożu. Jest to reakcja, w wyniku której jony metalu znajdujące się w roztworze wodnym ulegają redukcji do metalu pod wpływem przyłożonego do elektrod napięcia. W ten sposób na powierzchni elektrod generuje się nanocząstki niektórych metali np. Au, Ag, Cu, Ni, Pt i Pd. Właściwości elektroosadzanych nanocząstek tj. rozmiar, kształt, ich gęstość i rozłożenie na powierzchni zależy od rodzaju stosowanego podłoża, stężenia soli metalu i rodzaju elektrolitu wodnego oraz stosowanej techniki elektrochemicznej, a co za tym idzie przyłożonego napięcia, czasu eksperymentu, czy przy stosowaniu technik pulsowych ilość pulsów i czas ich trwania (Welch and Compton 2006, Analytical and Bioanalytical Chemistry 384(3): 601-619).
Równolegle prowadzone są badania nad elektroosadzaniem nanostruktur metalicznych na granicy faz ciecz|ciecz w układzie dwuelektrodowym z wykorzystaniem mikro- lub nanopipet, bądź w klasycznym układzie - czteroelektrodowym. Generowanie nanostruktur polega na elektroredukcji jonów metalu w fazie wodnej przez substancję będącą donorem elektronu z fazy organicznej. Otrzymane materiały powstają na zmodyfikowanej granicy faz ciecz|ciecz. W tym celu wykorzystuje się tworzenie emulsji, porowate membrany, zjawiska adsorpcji koloidalnych cząstek np. organicznych polimerów lub materiałów tlenkowych (Dryfe 2006, Physical Chemistry Chemical Physics 8(16); 1869-1883). Możliwe jest również zastosowanie układu odwrotnego, w którym donor elektronu znajduje się w fazie wodnej, a źródłem jonów metalu jest faza organiczna (Cheng and Schiffrin 1996, Journal of the Chemical Society-Faraday Transactions 92(20): 3865-3871). Pojedynczy przykład pokazuje, że granica trzech faz elektroda|ciecz|ciecz może być również wykorzystana do generowania pierścieni i dużych cząstek metalicznych (Davies, Wilkins et al. 2006, Journal of Electroanalytical Chemistry 586(2): 260-275).
W stanie techniki stosowane jest zasadniczo jedno podejście do elektroosadzania nanocząstek na podłożach przewodzących. W podejściu ujawnionym w przykładowych patentach US 2008081388 (A1), US 7449757, US 20090101996 (A1) oraz zgłoszeniu patentowym WO/2009/137694 2010126870 sól zawierająca jony metalu jest rozpuszczona w kwaśnym roztworze wodnym, a nanocząstki elektroosadzane są na podłożu zanurzanym do tego roztworu pod wpływem przyłożonego potencjału. Rozmiar elektroosadzanych cząstek oraz ich ilość ściśle zależy od wartości przyłożonego potencjału, ilości i szerokości pulsów, a także stosowanej substancji dodatkowej przyspieszającej reakcję elektroosadzania metalu.
Pomimo licznych doniesień literaturowych dotyczących wykorzystania metod elektrochemicznych do wytwarzania nanocząstek metalicznych nie są one pozbawione słabych punktów. Z naszych doświadczeń wynika, że nanocząstki elektroosadzane z wodnych roztworów wykazują słabą adhezję do powierzchni niektórych elektrod np. ITO (szkło pokryte cienką warstwą tlenku indu domieszkowanego tlenkiem cyny). W przypadku nanocząstek elektroosadzanych na granicy faz ciecz|ciecz w celu ich dalszego zastosowania konieczne jest ich przeniesienie na stałe podłoże. Wydłuża to znacznie przygotowanie takiego podłoża oraz wymaga stosowania technik np. zanurzania, Langmuira-Blodgett.
Nieoczekiwanie okazało się, że osadzając nanocząstki metalu na granicy trzech faz, a mianowicie: elektrody, roztworu wodnego i niemieszającej się z nim ciekłej fazy organicznej, można uzyskać o wiele lepszą adhezję nanocząstek do powierzchni elektrody.
Zgodnie z wynalazkiem, sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni, w którym powierzchnia stanowi elektrodę i jest przynajmniej częściowo zanurzona w roztworze wodnym zawierającym aniony, zaś nanocząstki osadza się na powierzchni pod wpływem przyłożonego potencjału elektrycznego, charakteryzuje się tym, że powierzchnia będąca elektrodą pracującą i obejmującą tlenek indu domieszkowany tlenkiem cyny, ITO, tlenek cyny domieszkowany fluorem, FTO, węgiel szklisty, GC lub złoto, Au jest jednocześnie przynajmniej częściowo zanurzona w ciekłej fazie organicznej, niemieszającej się z roztworem wodnym, i zawierającej rozpuszczalną w fazie organicznej sól metalu, będącego metalem wybranym z grupy obejmującej Cu, Ag, Au, Al i Pt, korzystnie Au, zaś sól metalu stanowi czwartorzędową sól amoniową o stężeniu od 0,1 mM do 100 mM, przy czym roztwór wodny zawiera sól nieorganiczną posiadającą anion wybrany z grupy obejmującej PF6-, CIO4-, BF4-, SCN-, Br-, NO3-, Cl-, F-, korzystnie anion PF6-, zaś stężenie soli nieorganicznej w roztworze wodnym wynosi co najmniej 0,05 M, korzystnie od 0,1 M do 1 M, zaś sposób osadzania prowadzi się metodą chronoamPL 219 821 B1 perometrii obejmującą etap przyłożenia do elektrody pracującej względem elektrody odniesienia potencjału E1 przez czas t1, oraz potencjału E2 przez czas t2, przy czym potencjał E1 wynosi od -30 mV do +50 mV, korzystniej od -30 mV do 0 mV, a najkorzystniej 0 mV, zaś potencjał E2 wynosi od -200 mV do -100 mV, korzystniej od -200 mV do -150 mV, a najkorzystniej -200 mV.
Korzystnie czwartorzędowa sól amoniowa jest solą alkiloamoniową.
Korzystnie stężenie rozpuszczalnej w fazie organicznej soli metalu wynosi 1 mM.
Korzystnie dodatkowo stosuje się elektrodę odniesienia, korzystnie w postaci elektrody Ag|AgCI, kalomelowej lub drutu Ag, i przeciwelektrodę, korzystnie platynową lub złotą.
W korzystnym przykładzie realizacji czas t1 wynosi od 50 ms do 150 ms, korzystniej od 50 ms do 75 ms, a najkorzystniej 50 ms.
Korzystnie czas t2 wynosi od 100 s do 10000 s, korzystniej około 1000 s.
Sposób według wynalazku może dodatkowo obejmować etap płukania powierzchni w wodzie lub etanolu.
Nieoczekiwanym efektem wytwarzania nanocząstek metali według wynalazku okazała się ich stabilność i odporność na działanie czynników mechanicznych. Metoda według wynalazku pozwala otrzymywać nanocząstki o powtarzalnych wielkościach i stopniu pokrycia elektrody. W odróżnieniu do innych metod nanocząstki są odporne mechanicznie i nie wymagają stabilizacji warstwami organicznymi. Dodatkowo nie jest konieczna wstępna modyfikacja podłoża jak np. osadzania monowarstwy czy wprowadzania grup funkcyjnych w celu zapewnienia lepszej adhezji nanocząstek.
Elektroosadzone nanocząstki złota na transparentnej dla światła elektrodzie ITO mogą być szczególnie przydatne do konstrukcji czujników i bioczujników wykorzystujących zjawisko zlokalizowanego rezonansu plazmonów powierzchniowych tzw. LSPR oraz powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana tzw. SERS. Szczególną zaletą elektroosadzania nanocząstek złota na złączu trzech faz jest możliwość nanoszenia na podłoże wzorów, ze względu na ograniczone wymiary mikroreaktora, co może być przydatne w przygotowywaniu urządzeń wielofunkcyjnych.
Obecny wynalazek zostanie bardziej szczegółowo przedstawiony w przykładach wykonania z odniesieniem do załączonego rysunku, na którym:
fig. 1 przedstawia schemat mikroreaktora powstającego na złączu trzech faz elektroda|faza wodna|faza organiczna;
fig. 2 przedstawia zdjęcie skaningowej mikroskopii elektronowej powierzchni ITO z elektroosadzonymi nanocząstkami złota według wynalazku z toluenowego roztworu TOAAuCI4, zaś fig. 3 przedstawia zdjęcie skaningowej mikroskopii elektronowej powierzchni ITO z elektroosadzonymi nanocząstkami złota według wynalazku z roztworu HAuCI4 w cieczy jonowej.
Poniżej podany zostanie szczegółowy opis zgodnego z wynalazkiem sposobu osadzania nanocząstek na powierzchni, na przykładzie osadzania nanocząstek złota.
Jak już wspomniano, niniejszy wynalazek polega na wykorzystaniu złącza trzech faz: elektrody|fazy organicznej|fazy wodnej do elektroosadzania nanocząstek metali. Źródłem jonów złota jest faza organiczna. W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, nanocząstki złota otrzymano wykorzystując technikę dwupulsowej chronoamperometrii (puls pierwszy zarodkowanie, puls drugi wzrost nanocząstki metalu). Jest to jednoetapowa metoda otrzymywania nanocząstek złota bezpośrednio i trwale osadzonych na podłożu elektrody.
Zgodnie z wynalazkiem, sposób polega na przygotowaniu mikroreaktora poprzez wytworzenie złącza trzech faz, w którym faza 1 to elektroda, faza 2 to faza organiczna, a faza 3 to faza wodna. Złącze trzech faz powstaje poprzez zanurzenie elektrody do naczynia zawierającego dwie niemieszające się fazy: wodną i organiczną (fig. 1). Szerokość tego złącza waha się od kilku nanometrów do kilkunastu mikrometrów. Faza organiczna zawiera sól organiczną metalu z grup IB (Cu, Ag, Au) lub IIIA (Al) lub VIII (Pt), korzystnie czwartorzędowa sól amoniowa, a szczególnie korzystnie alkiloamoniowa o stężeniu 1 mM. Faza wodna zawiera sól nieorganiczną, korzystnie z jednym z jednowartościowych anionów o różnej hydrofobowości tj. PF6-, CIO4-, BF4-, SCN-, Br-, NO3-, Cl-, F-, o stężeniu 0,1 M, przy czym najkorzystniej jest stosować PF6-. Przeniesienie elektronu pomiędzy elektrodą a jonem chlorozłotowym prowadzi do elektroosadzania nanocząstek złota. Elektroobojętność układu zachowana jest dzięki przeniesieniu jonu przez granicę faz ciecz|ciecz.
Do elektroosadzania nanocząstek złota używa się dowolne, stosowane w stanie techniki potencjostaty, elektrody referencyjne: Ag|AgCI, kalomelowe, drut Ag oraz przeciwelektrody: platynowe, złote. Osadzanie przeprowadza się w typowym naczynku elektrochemicznym, gdzie elektrody referencyj4
PL 219 821 B1 na, przeciwelektroda oraz elektroda pracująca zanurzone są do roztworu wodnego, dodatkowo elektroda pracująca zanurzona jest do fazy organicznej tak jak to pokazano na fig. 1.
Do elektroosadzania nanocząstek złota według wynalazku użyto chronoamperometrii przy dwóch potencjałach E1 i t1 (zarodkowanie) oraz E2 i t2 (wzrost). Potencjał E1 zmienia się w granicach od +50 mV do -30 mV, korzystnie proces zarodkowania przypada przy E1 = -30 mV, a najkorzystniej przy E1 = 0 mV względem elektrody referencyjnej - drut Ag. Czas procesu zarodkowania zmienia się w granicach od 50 ms do 150 ms, korzystnie przypada dla t1 = 75 ms, a najkorzystniej dla t1 = 50 ms.
Proces wzrostu nanocząstek złota prowadzi się przy potencjale E2, który zmieniano w granicach od -100 mV do - 200 mV, korzystnie proces wzrostu przypada przy potencjale E2 = -150 mV, a najkorzystniej przy E2 = -200 mV. Proces wzrostu prowadzono w przedziale czasu od 100 s do 10000 s, najkorzystniej przypada dla t2 = 1000 s. Po zakończonym procesie elektroosadzania elektrody z nanocząstkami złota poddaje się procesowi płukania w wodzie, a następnie w etanolu.
Stosując metody elektroosadzania nanocząstek złota według wynalazku otrzymuje się nanocząstki znamienne tym, że ich średnica może wynosić od 60 nm do 300 nm. Kształt nanocząstek ściśle zależy od ich wielkości. Zmienia się od kulistego dla cząstek ok. 60 nm, poprzez mniejsze (100 nm-150 nm) i większe (powyżej 200 nm) struktury kształtem przypominające róże pustyni o ostrych krawędziach. Stopień pokrycia elektrody poprzez nanocząstki może wynosić od 1 do 40%.
W celu sprawdzenia przyczepności nanocząstek złota do podłoża elektrody zanurzane były naprzemiennie do wody i etanolu, a następnie pozostawione na działanie ultradźwięków przez 30 min.
Korzystne przykłady wykonania wynalazku
Odczynniki i stosowane materiały.
Odczynniki: sole nieorganiczne, toluen, kwas chlorozłotowy, bromek tetraoktyloamoniowy oraz materiały elektrodowe: ITO (tlenek indu domieszkowany tlenkiem cyny), FTO (tlenek cyny domieszkowany fluorem), GC (węgiel szklisty), Au są handlowo dostępne.
P r z y k ł a d 1
Pracującą elektrodę ITO umieszczono w naczynku elektrochemicznym, tak aby pozostawała w kontakcie z fazą wodną i z fazą organiczną. Faza organiczna zawierała 1 mM roztwór tetraoktyloamoniowego czterochlorku złota (TOAAuCI4) w toluenie, zaś faza wodna 0,1 M KPF6. Prowadzono chronoamperometrię przykładając potencjał E1 = 0 mV (zarodkowanie) w czasie t1 = 50 ms i E2 = -200 mV (wzrost) w czasie t2 = 1000 s. Elektroosadzane nanocząstki złota według przykładu 1 przedstawione są na zdjęciu SEM (fig. 2). Analiza zdjęcia pozwala określić, że średnia wielkość cząstek wynosi 2
110 nm, stopień pokrycia powierzchni 29%, a ich gęstość wynosi 3,7 cząstki/um . Umieszczenie elektrody w wodzie i poddanie działaniu ultradźwiękom nie wpływa na stopień pokrycia elektrody przez nanocząstki.
P r z y k ł a d 2
Postępowano analogicznie jak w przykładzie 1 zmieniając jedynie elektrodę pracującą na FTO lub GC lub Au. Umieszczenie elektrody FTO oraz GC w wodzie i poddanie działaniu ultradźwiękom nie wpływa na stopień pokrycia elektrody przez nanocząstki. Ponad to, w przypadku elektrody FTO elektroosadzone nanocząstki złota poddano działaniu taśmy samoprzylepnej i nie zaobserwowano wpływu na stopień pokrycia elektrody.
P r z y k ł a d 3
Postępowano analogicznie jak w przykładzie 1 zmieniając jedynie skład fazy organicznej na 1 mM roztwór kwasu chlorozłotowego (HAuCI4) w cieczy jonowej bis(trifluorometylosulfonylo)imid 1-decylo-3-metyloimidazolu (fig. 3). Analiza zdjęcia pozwala określić, że średnia wielkość cząstek znajduje się w przedziale 90 nm-110 nm, stopień pokrycia powierzchni 34%, a ich gęstość wynosi 2
5,1 cząstki/um2. Umieszczenie elektrody w wodzie i poddanie działaniu ultradźwiękom nie wpływa na stopień pokrycia elektrody przez nanocząstki.
Claims (7)
1. Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni, w którym powierzchnia stanowi elektrodę i jest przynajmniej częściowo zanurzona w roztworze wodnym zawierającym aniony, zaś nanocząstki osadza się na powierzchni pod wpływem przyłożonego potencjału elektrycznego, znamienny tym, że powierzchnia będąca elektrodą pracującą i obejmującą tlenek indu domieszkowany tlenkiem cyny, ITO, tlenek cyny domieszkowany fluorem, FTO, węgiel szklisty, GC lub złoto, Au jest jednoczePL 219 821 B1 śnie przynajmniej częściowo zanurzona w ciekłej fazie organicznej, niemieszającej się z roztworem wodnym, i zawierającej rozpuszczalną w fazie organicznej sól metalu, będącego metalem wybranym z grupy obejmującej Cu, Ag, Au, Al i Pt, korzystnie Au, zaś sól metalu stanowi czwartorzędową sól amoniową o stężeniu od 0,1 mM do 100 mM, przy czym roztwór wodny zawiera sól nieorganiczną posiadającą anion wybrany z grupy obejmującej PF6-, CIO4-, BF4-, SCN-, Br-, NO3-, Cl-, F-, korzystnie anion PF6- zaś stężenie soli nieorganicznej w roztworze wodnym wynosi co najmniej 0,05 M, korzystnie od 0,1 M do 1 M zaś sposób osadzania prowadzi się metodą chronoamperometrii obejmującą etap przyłożenia do elektrody pracującej względem elektrody odniesienia potencjału E1 przez czas t1, oraz potencjału E2 przez czas t2, przy czym potencjał E1 wynosi od -30 mV do +50 mV, korzystniej od -30 mV do 0 mV, a najkorzystniej 0 mV zaś potencjał E2 wynosi od -200 mV do -100 mV, korzystniej od -200 mV do -150 mV, a najkorzystniej -200 mV.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czwartorzędowa sól amoniowa jest solą alkiloamoniową.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stężenie rozpuszczalnej w fazie organicznej soli metalu wynosi 1 mM.
4. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że dodatkowo stosuje się elektrodę odniesienia, korzystnie w postaci elektrody Ag|AgCI, kalomelowej lub drutu Ag, i przeciwelektrodę, korzystnie platynową lub złotą.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas t1 wynosi od 50 ms do 150 ms, korzystniej od 50 ms do 75 ms, a najkorzystniej 50 ms.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas t2 wynosi od 100 s do 10000 s, korzystniej około 1000 s.
7. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrzeżeń, znamienny tym, że dodatkowo obejmuje etap płukania powierzchni w wodzie lub etanolu.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL391456A PL219821B1 (pl) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni |
| CH7902011A CH703245B1 (de) | 2010-06-11 | 2011-05-09 | Verfahren zur Abscheidung von Metall-Nanopartikeln auf einer Oberfläche. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL391456A PL219821B1 (pl) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL391456A1 PL391456A1 (pl) | 2011-12-19 |
| PL219821B1 true PL219821B1 (pl) | 2015-07-31 |
Family
ID=45217946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL391456A PL219821B1 (pl) | 2010-06-11 | 2010-06-11 | Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH703245B1 (pl) |
| PL (1) | PL219821B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111518874A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-08-11 | 青岛科技大学 | 一种拉曼增强基底及其制备方法和检测miRNA的方法 |
-
2010
- 2010-06-11 PL PL391456A patent/PL219821B1/pl unknown
-
2011
- 2011-05-09 CH CH7902011A patent/CH703245B1/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH703245A2 (de) | 2011-12-15 |
| CH703245B1 (de) | 2014-01-15 |
| PL391456A1 (pl) | 2011-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1602128B1 (fr) | Procede de revetement d une surface, fabrication d'interconnexions en microelectronique utilisant ce procede, et circuits integres | |
| US7122106B2 (en) | Electrosynthesis of nanofibers and nano-composite films | |
| Michaelis et al. | Electrodeposition of porous zinc oxide electrodes in the presence of sodium laurylsulfate | |
| Carstens et al. | In situ scanning tunneling microscopy (STM), atomic force microscopy (AFM) and quartz crystal microbalance (EQCM) studies of the electrochemical deposition of tantalum in two different ionic liquids with the 1-butyl-1-methylpyrrolidinium cation | |
| WO2016011180A1 (en) | Electrochemical process for producing graphene, graphene oxide, metal composites and coated substrates | |
| ES2750327T3 (es) | Procedimiento de injerto orgánico localizado sin máscara sobre porciones conductoras o semiconductoras de superficies compuestas | |
| Poltorak et al. | Electrochemically assisted generation of silica deposits using a surfactant template at liquid/liquid microinterfaces | |
| Shi et al. | Facile synthesis of hierarchically aloe-like gold micro/nanostructures for ultrasensitive DNA recognition | |
| Kaminska et al. | Electrodeposition of well-adhered multifarious Au particles at a solid| toluene| aqueous electrolyte three-phase junction | |
| Shen et al. | Stripping voltammetry of copper and lead using gold electrodes modified with self-assembled monolayers | |
| Adekunle et al. | Electrocatalytic properties of prussian blue nanoparticles supported on poly (m-aminobenzenesulphonic acid)-functionalised single-walled carbon nanotubes towards the detection of dopamine | |
| Pandit et al. | Electrochemical deposition toward thin films | |
| Renjini et al. | Graphene-palladium composite for the simultaneous electrochemical determination of epinephrine, ascorbic acid and uric acid | |
| KR100736252B1 (ko) | 비액정상에서의 메조포러스 금속전극의 제조방법 및 이의응용 | |
| Kaminska et al. | Electrodeposition of gold nanoparticles at a solid| ionic liquid| aqueous electrolyte three-phase junction | |
| PL220942B3 (pl) | Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni | |
| Zaïbi et al. | Electro-performance of functionalized silicon nanowires by conductive polymer-coated with gold nanoparticles | |
| PL219821B1 (pl) | Sposób osadzania nanocząstek metalu na powierzchni | |
| Shul et al. | Liquid–liquid interfacial processes at hydrophobic silica carbon composite electrodes: ion transfer at water–nitrobenzene, water–o-nitrophenyloctylether, and at water–o-nitrophenylphenylether interfaces | |
| Opallo et al. | Electroactive ceramic carbon electrode impregnated with organic liquid | |
| Sipa et al. | Electrochemically assisted polyamide deposition at three-phase junction | |
| Mihai et al. | Synthesis of copper nanowires using aqueous and ionic liquid electrolytes for electrochemical detection | |
| Phillips et al. | Electrochemical control of the thermal stability of atomically thin Ag films on Au (111) | |
| Saczek‐Maj et al. | Ceramic carbon electrode modified with butyloferrocene | |
| WO2012131296A2 (en) | Deposition method and product obtained thereby |