Sintesis Nanopartikel Logam:Membuka Sifat Material Tingkat Lanjut

Apakah Anda menyukai cerita ini?

Nanopartikel logam
Istilah nanopartikel logam digunakan untuk menggambarkan logam berukuran nano dengan dimensi (panjang, lebar atau tebal) dalam kisaran ukuran 1‐100 nm. Nanopartikel logam menampilkan sifat yang sangat berbeda dari atom individu, permukaan, atau material curah. Karakteristik utama MNP adalah rasio luas permukaan terhadap volume yang besar dibandingkan dengan ekuivalen massalnya, energi permukaan yang besar, keberadaannya sebagai transisi antara keadaan molekul dan logam yang menyediakan struktur elektronik spesifik (kepadatan lokal keadaan LDOS), memiliki eksitasi plasmon, pengurungan kuantum, pengurutan jarak pendek, peningkatan jumlah kekusutan, mengandung sejumlah besar situs dengan koordinasi rendah seperti sudut dan tepi, memiliki sejumlah besar 'ikatan menjuntai' dan akibatnya spesifik dan sifat kimia dan kemampuan menyimpan kelebihan elektron.
Aplikasi potensialnya mencakup, misalnya, penggunaan dalam biokimia, katalisis, dan sebagai sensor kimia dan biologi, sebagai sistem nanoelektronik dan magnet berstrukturnano.
Sintesis
Metode kimia Meliputi reduksi kimia garam logam, proses reduksi alkohol, proses poliol, mikroemulsi, dekomposisi termal garam logam dan sintesis elektrokimia. Metode fisika meliputi teknik kawat meledak, Plasma, deposisi uap kimia, iradiasi gelombang mikro, ablasi laser berdenyut, cairan superkritis, reduksi sonokimia dan radiasi gamma.
Reduksi kompleks logam dalam larutan encer adalah metode umum sintesis dispersi koloid logam, dan berbagai metode telah dikembangkan untuk memulai dan mengendalikan reaksi reduksi. Dalam sebagian besar kasus, pembentukan nanopartikel logam berukuran tunggal dicapai melalui kombinasi zat terlarut dengan konsentrasi rendah dan lapisan tunggal polimer yang melekat pada permukaan pertumbuhan. Konsentrasi rendah dan monolayer polimer dapat menghambat difusi spesies pertumbuhan dari larutan di sekitarnya ke permukaan pertumbuhan dan proses difusi kemungkinan menjadi langkah pembatas laju pertumbuhan inti awal berikutnya, sehingga menghasilkan pembentukan nanopartikel berukuran seragam.
Prekursor dan reagen
Dalam sintesis nanopartikel logam, atau lebih khusus lagi, dispersi koloid logam, berbagai jenis prekursor, reagen reduksi, bahan kimia lainnya, dan metode digunakan untuk mendorong atau mengontrol reaksi reduksi, nukleasi awal, dan pertumbuhan inti awal selanjutnya. Prekursornya antara lain:unsur logam, garam anorganik, dan kompleks logam seperti Ni, Co, HAuC14, H,PtCl,, RhC1, dan PdCI2. Reagen reduksi meliputi:natrium sitrat, hidrogen peroksida, hidroksilamina hidroklorida, asam sitrat, karbon monoksida, fosfor, hidrogen, formaldehida, metanol berair, natrium karbonat dan natrium hidroksida.
Metode sintesis lainnya
Nanopartikel logam juga dapat dibuat dengan metode deposisi elektrokimia menggunakan sel elektrokimia sederhana yang hanya mengandung anoda logam dan katoda logam atau karbon kaca. Elektrolitnya terdiri dari larutan organik tetra alkil amonium halogenida, yang juga berfungsi sebagai penstabil nanopartikel logam yang dihasilkan. Ketika diterapkan medan listrik, anoda mengalami pelarutan oksidatif membentuk ion logam, yang akan bermigrasi menuju katoda. Reduksi ion logam oleh ion amonium menyebabkan nukleasi dan pertumbuhan nanopartikel logam dalam larutan. Dengan metode ini, nanopartikel Pd, Ni dan Co dengan diameter berkisar antara 1,4 hingga 4,8 nm dapat diproduksi.
Nanopartikel emas
Emas koloid telah dipelajari secara ekstensif sejak lama. Pada tahun 1857 Faraday menerbitkan studi komprehensif tentang persiapan dan sifat koloid emas. Berbagai metode telah dikembangkan untuk sintesis nanopartikel emas, dan di antaranya, reduksi asam kloraurat dengan natrium sitrat pada suhu 100°C dikembangkan lebih dari 50 tahun yang lalu dan masih merupakan metode yang paling umum digunakan.
Nanopartikel perak
Berbagai metode telah dikembangkan untuk pembentukan nanopartikel perak. Sintesis nanopartikel Ag dapat dicapai dengan penerangan UV dari larutan berair yang mengandung AgC104, aseton, 2-propanol dan berbagai penstabil polimer. Penerangan UV menghasilkan radikal ketil melalui eksitasi aseton dan selanjutnya abstraksi atom hidrogen dari 2-propanol dan radikal ketil selanjutnya dapat mengalami reaksi disosiasi protolitik. Baik anion radikal ketil maupun anion radikal bereaksi dan mereduksi ion perak menjadi atom perak.
Reaksi tersebut memiliki laju reaksi yang rendah dan mendukung produksi nanopartikel perak berukuran tunggal. Dengan adanya polietilenimina sebagai penstabil polimer, nanopartikel perak yang terbentuk melalui proses reduksi fotokimia di atas memiliki ukuran rata-rata 7nm dengan distribusi ukuran yang sempit.
Meskipun penstabil polimer memainkan peran yang sangat penting dalam sintesis nanopartikel logam, penstabil tersebut dapat dibuat tanpa menggunakan penstabil polimer apa pun. Nanopartikel perak dapat dibuat menggunakan serangkaian larutan yang tersedia secara komersial. Tanpa menambahkan reagen penstabil apa pun, ia dapat disintesis menggunakan dispersi berair nanopartikel perak berukuran 20-30 nm. Dispersi ini kemungkinan besar akan distabilkan dengan mekanisme stabilisasi elektrostatis. Namun, ukuran partikel sangat bergantung pada suhu sintesis. Variasi kecil suhu akan mengakibatkan perubahan signifikan pada diameter nanopartikel logam.