Modification of Metal Oxide layer inside Hollow Nanoparticles using Diverse Transition Metal Ions

Abstract

속이 빈 무기나노입자는 다양한 특성과 응용 때문에 상당한 주목을 받아왔고, 내부의 공간을 변형하거나 다양한 금속 전구체를 섞음으로서 응용에서 그들의 성능을 향상시키는 방법을 사용하였다. 그러나 대부분의 속이 비어있는 혼합 전이금속 산화물의 합성 방법으로 두가지의 금속 전구체를 섞고 열처리와 같은 방법을 이용하였으며, 미리 만들어진 속이 빈 나노입자의 변형방법을 통해 만든 사례는 찾아볼 수 없었다.

이 연구는 다공성 실리카 나노입자 내부에 금속 나노결정이 미리 증착되어있는 금속 산화물의 지지체를 변환함으로써 속이 빈 나노입자를 만들어 보고자 하였다. 변형 방법은 속이 빈 실리카 나노입자 내부의 산화망간 층을 다양한 전이금속 이온과 반응을 시킴으로서 크기와 분산도가 잘 분포된 미리 증착되어있는 백금 나노결정을 변화시키지 않으면서 속이 빈 혼합 전이금속 산화물을 만들어 내었다. 이러한 방법을 통해 백금 나노결정물은 영향받지 않으면서 산화망간 층을 다양한 혼합 전이금속 산화물 층으로 변화시켰다. 합성된 최종물질은 다양한 분석 방법을 통해 분석되었고, 이러한 합성 방법은 나노 공간 한정 반응에서 혼합 전이금속 산화물을 만들어 내는데에 있어 이점을 지니고 있다.

Hollow inorganic nanoparticles have been considerable attention to their various properties and applications. And these are functionalized inside cavity or synthesized from using various metal precursors because of enhancing their performance in applications. However, most of synthetic strategies to synthesis of hollow mixed transition metal oxides (MTMOs) were mixed two metal precursors followed by other processes including annealing not use modification methods from pre-synthesized hollow nanoparticles.

This study expands the modification of metal oxide support layer which has pre-deposited metal nanocrystals inside porous silica nanoparticles. The modification strategy key is to convert the Manganese Oxide (Mn3O4) layer inside hollow silica shell to MTMOs layer reacting with a variety of transition metal ions, such as Cu2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, while preserving the tiny sized and well-dispersed pre-deposited platinum nanocrystals (Pt NCs). Using this strategy, it can be modified from Mn3O4 layer to diverse range of MTMOs and the pre-deposited Pt NCs were unaffected during the conversion process. Synthesized final materials were characterized by several techniques such as TEM, EDS, XRD and XPS. Synthetic access to such wide range of MTMOs functionalized nanoparticles would be highly beneficial in studying variety of nanospace confined chemical reactions.