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백금 나노입자의 형태를 밝히다: 구형, 스트립, 큐브가 왜 그렇게 매력적인가?
백금 나노입자는 현탁액이나 콜로이드 형태로 존재하며 일반적으로 물에 부유되어 있습니다. 이러한 유형의 콜로이드는 기술적으로 유체 매질(액체 또는 기체)에서 입자가 안정적으로 분산되는 것으로 정의됩니다. 반응 조건에 따라 구형 백금 나노입자의 크기는 약 2~100나노미터(nm) 범위일 수 있습니다. 이 나노입자는 콜로이드 용액에서 갈색을 띤 빨간색 또는 검은색으로 나타나며 구형, 스트립, 정육면체, 사면체 등 다양한 모양을 갖습니다. 백금 나노입자는 촉매작용, 의학 및 신물질 합성에 대한 잠재적인 응용으로 인해 널리 연구되어 왔습니다.
합성방법
백금 나노입자를 합성하는 방법은 크게 두 가지가 있습니다. 하나는 용액에 분산되어 있는 백금이온 전구체를 환원시키고 안정제나 차단제를 사용하여 콜로이드 나노입자를 형성하는 것이고, 다른 하나는 백금이온 전구체를 지지체 내의 보크사이트와 같은 미세기공에 침투시켜 환원시키는 것이다. 일부 일반적인 백금 전구체에는 헥사염화백금산 칼륨(K2PtCl6) 또는 염화백금(PtCl2)이 포함됩니다.
백금 나노입자의 모양과 크기는 합성 방법, 용매, 외부 조건 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다.
루테늄 클로라이드(RuCl3) 및 염소화 백금산(H2PtCl6)과 같은 다양한 전구체의 조합도 사용됨 혼합 금속 나노입자를 합성합니다. 일반적인 환원제로는 수소(H2), 수소화나트륨(NaBH4) 및 에틸렌 글리콜(C2H6)이 있습니다. sub>O2), 기타 알코올 및 식물 유래 화합물 외에도 백금 금속 전구체가 중성 백금 금속(PtO)으로 환원되면 반응 혼합물은 과포화되어 나노크기 입자 형태로 침전됩니다. 폴리아크릴산나트륨이나 구연산나트륨과 같은 안정제는 나노입자의 표면을 안정화하고 응집을 방지하는 데 종종 사용됩니다.
모양 및 크기 제어
연구에 따르면 리간드와 용매는 백금 나노입자의 크기와 모양에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. Ramirez 등은 일산화탄소 대기 하에서 테트라히드로푸란(THF)에서 Pt2(dba)3를 분해하여 백금 나노입자 시드가 제조된다는 발견을 보고했습니다. 이러한 조건에서 생성된 입자는 약하게 결합된 THF 및 CO 리간드로 둘러싸여 있으며 직경이 약 1.2nm입니다. 세척 후 THF와 CO 리간드를 대체하기 위해 헥사데실아민(HDA)을 첨가한 후 약 7일 후에 평균 직경이 2.1 nm인 단분산 구형 결정성 백금 나노입자가 형성되었습니다.
트리페닐포스핀이나 데데칸티올과 같은 더 강력한 차단제를 사용한 경우 나노입자는 구형 모양을 유지했는데, 이는 HDA 리간드가 입자 모양에 미치는 영향을 나타냅니다.
모양과 크기 제어 측면에서 전구체 농도 변화에 따른 다양한 고분자 차단제 비율로도 원하는 효과를 얻을 수 있습니다. 이러한 환원성 콜로이드 합성은 사면체, 정육면체, 불규칙 프리즘, 정이십면체, 팔면체 등 다양한 형상을 만들 수 있으며, 그 분산은 전구체와 차단제의 농도비에 따라 달라진다.
친환경 합성방법
감(Diospyros kaki) 잎 추출물을 환원제로 활용하여 염화백금산으로부터 친환경적인 합성이 이루어졌습니다. 합성된 나노입자는 직경이 212 nm 사이인 구형이었습니다. 반응 온도와 잎 추출물 농도가 다릅니다. 합성된 입자의 크기에 영향을 미쳤습니다. 스펙트럼 분석을 통해 반응은 효소에 의해 촉진되는 것이 아니라 식물 유래 저분자에 의해 감소되는 것으로 나타났습니다.
속성 및 애플리케이션
백금 나노입자의 화학적 및 물리적 특성으로 인해 전자, 광학, 촉매 및 효소 고정화를 비롯한 다양한 연구 응용 분야에 적합합니다.
백금나노입자는 수소산화반응, 산업합성, 자동차 배기가스 저감 등 촉매로 널리 사용되고 있다.
백금 나노입자는 모양, 크기 및 형태의 영향을 받아 균질한 콜로이드 용액에서 또는 고체 물질에 지지된 기체상 촉매로서 촉매 효과를 발휘할 수 있습니다. 자외선 범위에서 특징적인 표면 플라즈몬 공명(SPR) 현상을 나타내기 때문에 광학적 특성도 매력적입니다. 이 특성은 전자, 촉매, 감지 및 광전지 응용 분야에서 광범위한 잠재력을 제공합니다.
그러나 백금 나노입자의 생물학적 상호작용은 아직 추가 연구가 진행 중이며 독성 문제도 신중하게 고려해야 합니다. 의학적 적용에 대한 광범위한 잠재력을 가지고 있지만 유기체에 대한 반응과 영향은 여전히 신중하게 평가되어야 합니다. 백금 나노입자는 다양한 생물학적 환경에서 어떻게 효과를 발휘하며, 생명에 어떤 영향을 미칠까요?
