Synthesis of monodispersed gold nanoparticles by gas-liquid interfacial plasma reduction using a microfluidic pathway

使用微流体途径通过气液界面等离子体还原合成单分散金纳米颗粒

• 批准号: 22K03591
• 负责人: 吉木 宏之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tsuruoka National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03591/
• 关键词: プラズマ気液界面反応; プラズマ還元; マイクロ流路反応装置; 単分散ナノ粒子; 金ナノ粒子; 単分散

本研究では、マイクロ流路内で大気圧プラズマ気相と溶液の気液二相合流を実現する事で(気液界面積)/(溶液容積)≫1、かつ生成核の拡散成長の自動停止による単分散ナノ粒子のワンステップ合成の知見を得ることを目的とする。具体的にはグルコースやエタノールの酸素酸化触媒能を発現するφ2-5 nmの単分散金ナノ粒子（AuNPs）合成や、カーボンナノチューブ（CNT）との複合ナノ材料（AuNPs@CNT）の作製をマイクロ流路内プラズマ気液相合流で達成する。本年度はマイクロ流路内合成の予備実験として、単層カーボンナノチューブ（SWNTs）を分散した塩化金酸（HAuCl4）溶液200-300μLに大気圧Heプラズマ照射をして粒径：1～5 nmのAuNPs@CNTの合成条件を探索した。AuNPs@CNT合成手順は以下の通りである。エタノール10 mLにSWNTs（ZEON SG101）1 mgを添加し、超音波洗浄機で30分間撹拌してCNTs分散液を作製する。次にCNTs分散溶液200μL、HAuCl4水溶液100μLを混合して超音波洗浄機で30分間撹拌する。攪拌後のCNTs分散HAuCl4溶液を96穴マイクロウェルに滴下して大気圧Heマイクロプラズマを照射する。大気圧Heマイクロプラズマは、φ0.90 mm、長さ20 mmのSUS細管（注射針）にHeガス（流量550 mL/min）を導入し、RF電力（13.56 MHz、4 W）を印加して生成した。プラズマ処理液を遠心分離後にTEM-EDS観察した結果、(1）Auモル濃度：0.27 mM、プラズマ照射時間：1 min、3 minでの平均粒径はそれぞれ1.09 nm、1.61 nm、(2）Auモル濃度：0.53 mM、プラズマ照射時間：1 minで平均粒径は2.35 nmを得たが、粒径10 nm以上にも分布しており単分散に課題がある事が分かった。

This study で は, マ イ ク ロ flow within large で 気 圧 プ ラ ズ マ 気 phase と solution の 気 liquid two phase confluence を be presently す る matter で (気 fluid boundary area)/(solution volume) ≫ 1, か つ generating nuclear の company growth の automatic stop に よ る 単 scattered ナ ノ particle の ワ ン ス テ ッ プ synthesized の know see を る こ と を purpose と す る. Specific に は グ ル コ ー ス や エ タ ノ ー ル の acid, acidic catalyst can を 発 now す る phi 2-5 nm の 単 scattered gold ナ ノ particles (AuNPs) synthetic や, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ (CNT) と の composite ナ ノ materials (AuNPs @ CNT) の system を マ イ ク ロ flow within プ ラ ズ マ 気 liquid confluence で reached す る. Within this year は マ イ ク ロ flow synthesis の reserve be 験 と し て, 単 カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ (SWNTs) scattered を し た salt melt gold acid (HAuCl4) solution 200-300 mu L に 気 圧 He プ ラ ズ マ irradiation を し て size: 1 ~ 5 nm の AuNPs @ CNT の synthesis condition を explore し た. AuNPs@CNT synthesize hands and follow the following AuNPs@CNT through である である. Youdaoplaceholder0 エタノ エタノ に に 10 mLにSWNTs (ZEON SG101) 1 mgを add <s:1>, ultrasonic cleaner で30 minutes 撹 mix with <s:1> てCNTs dispersion を prepare する. A total of 200μL of にCNTs dispersion solution and 100μL of HAuCl4 aqueous solution are を mixed with て in an ultrasonic cleaner で for 30 minutes and then 撹 stirred する. After mixing の CNTs dispersed HAuCl4 solution を 96 den マ イ ク ロ ウ ェ ル に drop し て big 気 圧 He マ イ ク ロ プ ラ ズ マ を irradiation す る. Under high pressure, He <s:1> ロプラズ ロプラズ さ, φ 0.90mm, さ 20mm long, a thin SUS tube (injection needle) に, Heガス (flow rate 550 mL/min) を, RF power (13.56MHz, 4 W) を, Inca て generate た. プ ラ ズ マ 処 Richard liquid を telecentric に TEM after separation - EDS 観 examine し た results, (1) Au モ ル concentration: 0.27 mM, プ ラ ズ マ irradiation time: 1 min, 3 min で の average particle size of は そ れ ぞ れ 1.09 nm and 1.61 nm, (2) Au モ ル concentration: 0.53 mM, プ ラ ズ マ irradiation time: 1 min で は mean particle size of 2.35 nm を have た が, particle size of more than 10 nm に も distribution し て お り 単 scattered に subject が あ る matter が points か っ た.

项目成果

Size controlled synthesis of gold nanoparticle/carbon nanotube composites by atmospheric- pressure microplasma

常压微等离子体尺寸控制合成金纳米颗粒/碳纳米管复合材料

• 发表时间: 2022
• 作者: 榎本 紗菜;梅田 実優;鈴木 晴;R. Nishimura and H. Yoshiki;梅田実優，鈴木晴;H. Yoshiki and K. Otosaka
• 通讯作者: H. Yoshiki and K. Otosaka

Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition of Hydrogenated Diamond-Like Carbon Films by Atmospheric-Pressure Micro Plasmas

大气压微等离子体等离子体增强化学气相沉积氢化类金刚石碳膜

• 发表时间: 2022
• 期刊: プラズマ応用科学（Applied Plasma Science; Journal of IAPS）
• 作者: 榎本 紗菜;梅田 実優;鈴木 晴;R. Nishimura and H. Yoshiki
• 通讯作者: R. Nishimura and H. Yoshiki