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プラチナナノ粒子の形状を明らかにする: なぜ球、帯、立方体はこれほど魅力的なのでしょうか?
白金ナノ粒子は、通常は水中に懸濁した懸濁液またはコロイドの形で存在します。このタイプのコロイドは、技術的には、流体媒体 (液体または気体) 中の粒子の安定した分散体として定義されます。反応条件に応じて、球状白金ナノ粒子のサイズは約 2 ～ 100 ナノメートル (nm) の範囲になります。これらのナノ粒子は、コロイド溶液中では赤褐色または黒色に見え、球、帯、立方体、四面体などのさまざまな形状をしています。白金ナノ粒子は、触媒、医療、新材料の合成における応用の可能性があるため、広く研究されています。
合成方法
白金ナノ粒子を合成するには、主に 2 つの方法があります。 1 つは、溶液中に分散した白金イオン前駆体を還元し、安定剤またはブロッキング剤を使用してコロイド状ナノ粒子を形成する方法であり、もう 1 つは、白金イオン前駆体を支持材料のボーキサイトのような微細孔に浸透させて還元する方法です。一般的な白金前駆体には、ヘキサクロロ白金酸カリウム (K
プラチナ ナノ粒子の形状とサイズは、合成方法、溶媒、外部条件などの多くの要因の影響を受けます。
塩化ルテニウム (RuCl3) や塩素化白金酸 (H2PtCl6) など、さまざまな前駆体の組み合わせも使用されます。混合金属ナノ粒子を合成します。一般的な還元剤には、水素 (H2)、水素化ナトリウム (NaBH4)、エチレングリコール (C2H6) が含まれます。 sub>O2)、その他のアルコールや植物由来の化合物に加えて。白金金属前駆体が中性白金金属 (PtO) に還元されると、反応混合物は過飽和になり、ナノスケール粒子の形で沈殿します。ポリアクリル酸ナトリウムやクエン酸ナトリウムなどの安定剤は、ナノ粒子の表面を安定化し、凝集を防ぐためによく使用されます。
形状とサイズのコントロール
研究により、配位子と溶媒が白金ナノ粒子のサイズと形状に重要な影響を与えることが示されています。 Ramirezらは、一酸化炭素雰囲気下でテトラヒドロフラン(THF)中でPt2(dba)3を分解することによって白金ナノ粒子シードが調製されるという発見を報告した。これらの条件下で生成された粒子は、弱く結合した THF および CO リガンドに囲まれており、直径は約 1.2 nm です。洗浄後、THF および CO 配位子を置換するためにヘキサデシルアミン (HDA) を添加すると、約 7 日後に、平均直径 2.1 nm の単分散球状結晶性白金ナノ粒子が形成されました。
トリフェニルホスフィンやデデカンチオールなどのより強力なブロッキング剤を使用した場合、ナノ粒子は球形を維持し、粒子形状に対する HDA リガンドの影響を示しました。
形状とサイズの制御に関しては、前駆体濃度の変化に応じてポリマー ブロック剤の比率を変えることでも、望ましい効果を達成できます。このような還元コロイドの合成により、四面体、立方体、不規則角柱、二十面体、八面体などのさまざまな形状が得られ、その分散は前駆体に対するブロック剤の濃度比に依存します。
グリーン合成法
柿 (Diospyros kaki) の葉抽出物を還元剤として利用することにより、塩化白金酸からの環境に優しい合成が達成されました。合成されたナノ粒子は、直径が 212 nm の範囲の球形でした。反応温度と葉抽出物濃度は異なります。合成された粒子のサイズに影響を与えます。スペクトル分析により、この反応は酵素によって促進されるのではなく、植物由来の小分子によって反応が抑制されることがわかりました。
プロパティとアプリケーション
プラチナ ナノ粒子の化学的および物理的特性により、プラチナ ナノ粒子は、エレクトロニクス、光学、触媒、酵素の固定化などのさまざまな研究用途に適しています。
プラチナ ナノ粒子は、水素酸化反応、工業的合成、自動車排気ガスの削減などの触媒として広く使用されています。
白金ナノ粒子は、その形状、サイズ、形態の影響を受けて、均一なコロイド溶液中で、または固体材料に担持された気相触媒として触媒効果を発揮できます。紫外領域で特徴的な表面プラズモン共鳴 (SPR) 現象を示すため、それらの光学特性も魅力的です。この特性により、エレクトロニクス、触媒、センシング、太陽光発電の用途において幅広い可能性がもたらされます。
ただし、プラチナ ナノ粒子の生物学的相互作用はまだ研究中であり、その毒性の問題も慎重に検討する必要があります。これらは医療応用の幅広い可能性を秘めていますが、生物に対する反応や影響については依然として慎重に評価する必要があります。プラチナナノ粒子はさまざまな生物学的環境でどのように効果を発揮し、生命にどのような影響を与えるのでしょうか？
