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Hexoctahedral Gold Nanoparticles Enclosed by High-Index {651} Facets as Electrocatalysts for Methanol Oxidation and Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Substrates
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2021-05-14 , DOI: 10.1021/acsanm.1c00186 Cuixia Bi 1 , Yahui Song 2 , Hongyan Zhao 1 , Guangqiang Liu 1
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2021-05-14 , DOI: 10.1021/acsanm.1c00186 Cuixia Bi 1 , Yahui Song 2 , Hongyan Zhao 1 , Guangqiang Liu 1
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The controllable preparation of gold nanoparticles (Au NPs) is of paramount importance for tuning their properties and characteristics. Herein, we report a facile, seed-mediated growth strategy involving the overgrowth of Au nanorods (NRs) for fabricating monodispersed Au NPs with controllable shapes and well-defined facets, such as hexoctahedral (HOH) Au NPs enclosed by high-index {651} facets, elongated tetrahexahedral (ETHH) Au NPs enclosed by high-index {730} facets, and octahedral (OCT) and tetrahedral (TET) Au NPs with low-index {111} facets. The underpotential deposition (UPD) of Ag and the [HAuCl4]/[Au NR] ratio are key factors for the formation of morphology-tunable Au NPs. The numerous active atoms on the high-index facets, sharp tips, and edges are energetically and kinetically favorable, facilitating the use of these NPs as both active catalysts and surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates. In comparison with the low-index-faceted Au NPs, the as-synthesized Au NPs with high-index facets (especially HOH Au NPs with {651} facets) demonstrate superior catalytic activity toward electrooxidation of methanol. Moreover, HOH Au NP substrates exhibit superior SERS performance, and a low detection limit (10–10 M) for 4-aminothiophenol (4-ATP) was determined. These results indicate that our HOH Au NPs have great potential in electrocatalysis, SERS detection, and direct methanol fuel cells for many practical applications.
中文翻译:
由高指数 {651} 面包围的六八面体金纳米颗粒作为甲醇氧化和表面增强拉曼光谱基板的电催化剂
金纳米粒子(Au NPs)的可控制备对于调节其性质和特性至关重要。在此,我们报告了一种简单的、种子介导的生长策略,涉及 Au 纳米棒 (NRs) 的过度生长,用于制造具有可控形状和明确小面的单分散 Au NP,例如由高指数 {651 包围的六八面体 (HOH) Au NP }刻面,被高折射率{730}刻面包围的细长的四面体(ETHH)Au NP,以及具有低折射率{111}刻面的八面体(OCT)和四面体(TET)Au NP。Ag 和 [HAuCl 4的欠电位沉积 (UPD)]/[Au NR] 比率是形成形态可调的 Au NPs 的关键因素。高指数小平面、尖锐尖端和边缘上的众多活性原子在能量和动力学上都是有利的,有利于将这些 NPs 用作活性催化剂和表面增强拉曼散射 (SERS) 基材。与低指数面的 Au NPs 相比,具有高指数面的合成 Au NPs(尤其是具有 {651} 面的 HOH Au NPs)对甲醇的电氧化表现出优异的催化活性。此外,HOH Au NP 基材表现出优异的 SERS 性能,以及低检测限 (10 –10M) 测定 4-氨基苯硫酚 (4-ATP)。这些结果表明,我们的 HOH Au NPs 在电催化、SERS 检测和直接甲醇燃料电池方面具有巨大的潜力,可用于许多实际应用。
更新日期:2021-05-28
中文翻译:
由高指数 {651} 面包围的六八面体金纳米颗粒作为甲醇氧化和表面增强拉曼光谱基板的电催化剂
金纳米粒子(Au NPs)的可控制备对于调节其性质和特性至关重要。在此,我们报告了一种简单的、种子介导的生长策略,涉及 Au 纳米棒 (NRs) 的过度生长,用于制造具有可控形状和明确小面的单分散 Au NP,例如由高指数 {651 包围的六八面体 (HOH) Au NP }刻面,被高折射率{730}刻面包围的细长的四面体(ETHH)Au NP,以及具有低折射率{111}刻面的八面体(OCT)和四面体(TET)Au NP。Ag 和 [HAuCl 4的欠电位沉积 (UPD)]/[Au NR] 比率是形成形态可调的 Au NPs 的关键因素。高指数小平面、尖锐尖端和边缘上的众多活性原子在能量和动力学上都是有利的,有利于将这些 NPs 用作活性催化剂和表面增强拉曼散射 (SERS) 基材。与低指数面的 Au NPs 相比,具有高指数面的合成 Au NPs(尤其是具有 {651} 面的 HOH Au NPs)对甲醇的电氧化表现出优异的催化活性。此外,HOH Au NP 基材表现出优异的 SERS 性能,以及低检测限 (10 –10M) 测定 4-氨基苯硫酚 (4-ATP)。这些结果表明,我们的 HOH Au NPs 在电催化、SERS 检测和直接甲醇燃料电池方面具有巨大的潜力,可用于许多实际应用。