Abstrato

Química Orgânica 2018: Desenvolvendo a troca catiônica como uma estratégia viável para a síntese de nanopartículas - P Gregory Van Patten

 P Gregory Van Patten   

 Pontos quânticos semicondutores (QDs) são materiais promissores com propriedades interessantes dependentes do tamanho. Embora alguns sistemas modelo (CdSe, PbS e alguns outros) tenham sido desenvolvidos, otimizados e estudados exaustivamente nas últimas décadas, ainda existem vários obstáculos que impedem sua adoção em uma variedade de aplicações. Um desafio principal é a incapacidade de acessar uma gama diversificada de materiais QD com excelente controle sobre tamanho, forma, cristalinidade e química de superfície. O controle sobre essas características QD é crucial para a produção de materiais de alta qualidade. Como as abordagens sintéticas diretas que proporcionam tal controle têm sido ilusórias, temos explorado a troca catiônica (CE) como uma rota para QDs com novas composições. Para tornar a CE uma abordagem viável, ela deve ser escalável, deve ser amplamente aplicável e deve prosseguir até a conclusão. Além disso, é desejável ser capaz de obter trocas parciais para produzir ligas ou heteroestruturas. Resumirei nosso progresso nessas metas até o momento. A capacidade de troca catiônica é definida como a carga positiva da quantidade que pode ser trocada pela massa do solo, medida em cmolc/kg. Alguns textos usam as antigas unidades equivalentes me/100g ou meq/100g. A CEC é uma medida da carga elétrica dos mols, então uma capacidade de troca catiônica de 10 cmolc/kg poderia conter 10 cmol de cátions Na+ por quilograma de solo, mas apenas 5 cmol de unidades Ca2+ (2 cargas) por cátion. A capacidade de troca catiônica resulta de várias superfícies de partículas do solo, especialmente aquelas de minerais argilosos e matéria orgânica. Argilas filossilicatas consistem em óxidos de alumínio e silício de folhas laminadas. A substituição de átomos de alumínio ou silício por outras cargas pode ser uma carga menor (por exemplo Al3+ substituído por Mg2+) com uma carga líquida negativa. Esta carga não implica desprotonação e, portanto, é independente do pH, sendo chamada de carga permanente. Além disso, as bordas dessas folhas expõem muitos grupos hidroxila ácidos que são desprotonados para cargas negativas em níveis de pH e muitos solos. A organização da matéria também traz uma economia muito importante para a troca de cátions, devido ao seu grande número de grupos funcionais carregados. CEC é um solo alto próximo à superfície, onde a profundidade do conteúdo de matéria orgânica é alta e diminui. O CEC da matéria orgânica é fortemente dependente do pH Os cátions são adsorvidos às superfícies do solo pela interação eletrostática entre sua carga positiva e a carga negativa da superfície, mas eles retêm uma camada de moléculas de água e não formam ligações químicas diretas com a superfície. Os cátions trocáveis, portanto, formam parte da camada difusa acima da superfície carregada. A ligação é relativamente fraca, e um cátion pode ser facilmente deslocado da superfície por outros cátions da solução circundante. A capacidade de troca de cátions é medida deslocando todos os cátions ligados com uma solução concentrada de outro cátion,e então medindo os cátions deslocados ou a quantidade de cátion adicionado que é retido. Bário (Ba2+) e amônio (NH4+) são frequentemente usados ??como cátions trocadores, embora muitos outros métodos estejam disponíveis Nanocristais coloidais inorgânicos (ICNC), por causa de suas propriedades ópticas e eletrônicas ajustáveis, são possíveis por composições e morfologias precisamente controladas. Recentemente, muitas estratégias foram relatadas para síntese direta de ICNCs, como injeção a quente e métodos hidrotérmicos. Embora uma variedade de ICNCs de alta qualidade e diversas morfologias tenham sido obtidas, ICNCs de alta qualidade para competência limitada, como pontos quânticos de engenharia de sítio profundo (QD), nanocristais semicondutores híbridos avançados (NC) com engenharia de heterointerface e perovskita Luminescência estável e ajustável com NC. Os ICNCs acima mencionados têm nanoestruturas aprimoradas com uma ampla gama de aplicações para propriedades aprimoradas, como o concentrador solar luminescente, fotocatálise e supercapacitor. Para controlar ICNCs com heteroestruturas bem definidas, muitas estratégias foram desenvolvidas, como substituição galvânica, esfoliação líquida e crescimento axipaxial. Entre esses métodos, reações de troca catiônica/aniônica (CER/AER) foram desenvolvidas para formular composições e estruturas com ICNCs sintetizadores. Nos últimos 5 anos, NCs dopados