[논문]모양이 조절된 팔라듐 나노입자의 합성과 4-나이트로벤젠 사이올의 광환원 반응

이영욱; 신태호

doi:10.4313/jkem.2019.32.6.458

모양이 조절된 팔라듐 나노입자의 합성과 4-나이트로벤젠 사이올의 광환원 반응
Synthesis of Shape Controlled Pd Nanoparticles and Surface-Induced Photoreduction of 4-Nitrobenzenethiol on Pd 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.32 no.6, 2019년, pp.458 - 461

이영욱 (한국세라믹기술원 에너지환경본부) , 신태호 (한국세라믹기술원 에너지환경본부)

Abstract ▼ AI-Helper

The facile synthesis of shape-controlled Pd nanoparticles (PdNPs) with ascorbic acid as a reducing agent and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a capping agent is presented in this study. The synthesized PdNPs were characterized by UV-vis spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and Raman Spectroscopy. The prepared PdNPs show efficient surface-enhanced Raman scattering (SERS) properties. SERS studies on the adsorption characteristics of 1,4-phenylene diisocyanide (1,4-PDI) on colloidal PdNPs have revealed that the relative peak intensity of the $(NC)_{free}$ and $(NC)_{bound}$ modes distinctly depends on the 1,4-PDI concentration as well as the shape of the PdNPs. Furthermore, we found that the PdNPs are also efficient photoelectron emitters such that the SERS spectrum of 4-nitrobenzenethiol (4-NBT) on PdNPs is readily converted to that of 4-aminobenzenethiol (4-ABT) under 632.8 nm radiation.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Uv-vis spectroscopy of Pd NCs, Pd MANPs and Pd NDs.
그림 Fig. 2. TEM images of (a) PdNCs, (b) PdPNCs, and (c) PdMNPs.
$Fig. 3. (a) XRD patterns and (b) (111) and (100) diffraction peak positions of the PdNCs, PdPNCs and PdMNPs on silicon wafer.$ 그림 Fig. 3. (a) XRD patterns and (b) (111) and (100) diffraction peak positions of the PdNCs, PdPNCs and PdMNPs on silicon wafer.
그림 Fig. 4. SERS spectra of 1,4-PDI on (a) Pd NCs, (b) Pd MANPs, and (c) Pd NSDs. All spectra were normalized with 8a mode peak at 1,600 cm^-1 for convenience.
그림 Fig. 5. (a) SERS spectra of (A) Normal Raman spectrum of 4-NBT in the neat solid state and 4-NBT adsorbed on (B) Pd NCs, (C) Pd MANPs, (D) Pd NDs and (E) PdMNPs on 4-ABT. (b) SERS intensity of the reactant and product band located 1,335 and 1,445 cm^-1. All spectra were obtained usig a He/Ne laser at 632.8 nm as the excitation source and normalized with NO₂ peak at 1,335 cm^-1 for convenience.

AI 본문요약
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문제 정의

나노입자의 성장을 잘 이해하고 나노입자의 성장 반응속도를 조절할줄 알아야 가능하다. 이 연구에서는 나노입자의 모양을 쉽게 합성하고, 모양에 따른 결정면에 따라 SERS의 반응이 어떻게 적용하는가에 대해 알아보았다.

대상 데이터

결정면에 대한 표면 에너지의 세기를 비교하기 위해서 쉽게 에너지 결합 비교에 이용할 수 있는 물질인 1,4-PDI 물질로 SERS 측정을 하였다 [13]. 1,4-PDI라는 물질로 측정하는데 CN의 피크의 위치에 따라 표면 에너지가 다르다는 것을 알 수 있었다.

성능/효과

결정면에 대한 표면 에너지의 세기를 비교하기 위해서 쉽게 에너지 결합 비교에 이용할 수 있는 물질인 1,4-PDI 물질로 SERS 측정을 하였다 [13]. 1,4-PDI라는 물질로 측정하는데 CN의 피크의 위치에 따라 표면 에너지가 다르다는 것을 알 수 있었다. 그림 4를 보면 Pd NCs의 라만의 CN 피크의 위치가 15 cm ^_-1정도 이동하여 위치한 것을 알 수 있다.
또한, 모양이 조절된 Pd 나노입자를 SERS에 적용하여, 이 나노입자들이 반응성을 분석한 결과, 나노입자의 모양 조절은 중요하다는 것을 알 수 있었다. 나노입자의 모양 조절은 결정면에 의해 표면 에너지가 다를 수 있으며, 에너지의 세기에 의해 반응성이 다르게 나타날 수 있다는 것을알 수 있었다. 이 연구를 통해 나노입자의 모양 조절과 반응성에 연구가 진행되었으면 한다.
Pd 나노입자의 모양 조절은 시약의 주사 순서를 조절함으로 인해 반응속도가 다르게 작용하여, 손쉽게 나노입자의 모양을 조절할 수 있었다. 또한, 모양이 조절된 Pd 나노입자를 SERS에 적용하여, 이 나노입자들이 반응성을 분석한 결과, 나노입자의 모양 조절은 중요하다는 것을 알 수 있었다. 나노입자의 모양 조절은 결정면에 의해 표면 에너지가 다를 수 있으며, 에너지의 세기에 의해 반응성이 다르게 나타날 수 있다는 것을알 수 있었다.

후속연구

나노입자의 모양 조절은 결정면에 의해 표면 에너지가 다를 수 있으며, 에너지의 세기에 의해 반응성이 다르게 나타날 수 있다는 것을알 수 있었다. 이 연구를 통해 나노입자의 모양 조절과 반응성에 연구가 진행되었으면 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	나노입자가 어느 분야에서 응용되고 있는가?	나노입자는 연료전지, 유기촉매, 센서, 광전자, 전자, 바이오, 의료 등에 여러 분야에 응용되고 있다. 이러한 나노입자들은 모양이나 크기에 따라 독특한 특성들 때문에, 나노입자의 모양을 조절하기 위한 연구가 진행되고 있다 [1-7].
	나노입자의 결정면에 따른 에너지 세기는 어떻게 되는가?	그리고 이 입자는 면심입방구조(face-centered cubic) 형태로 구성되어 있고, 모양에 따라 다른 지수를 갖게 되는데, 저지수 결정면(low index facet) 갖는데 팔면체인 경우나 구인 경우에는 (111) 결정면을 갖고 정육면체인 경우 (100) 으로 이루어져 있으며, (110)인 경우는 마름모 십이면 체나 정십이면체 모양을 가지고 있다. 이렇게 이루어진 결정면에 따라 에너지 세기는 111<100<110이며, 이러한 이유는 에너지의 세기가 클수록 배위 결합수가 작아져 에너지의 세기가 증가하는 것이다 [12]. 이러한 나노입자의 모양 조절은 쉬운 일이 아니다.
	나노입자의 특징은 무엇인가?	이렇게 이용되는 나노입자는 모양이나 크기에 따라 표면에 다른 에너지를 있어 반응성이 다르게 나타난다. 그리고 이 입자는 면심입방구조(face-centered cubic) 형태로 구성되어 있고, 모양에 따라 다른 지수를 갖게 되는데, 저지수 결정면(low index facet) 갖는데 팔면체인 경우나 구인 경우에는 (111) 결정면을 갖고 정육면체인 경우 (100) 으로 이루어져 있으며, (110)인 경우는 마름모 십이면 체나 정십이면체 모양을 가지고 있다. 이렇게 이루어진 결정면에 따라 에너지 세기는 111<100<110이며, 이러한 이유는 에너지의 세기가 클수록 배위 결합수가 작아져 에너지의 세기가 증가하는 것이다 [12]. 이러한 나노입자의 모양 조절은 쉬운 일이 아니다.

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