Investigación

Effects of compositional proportions, metal–ion concentration and pH conditions into the structural characteristics of Au, Pt and AuPt nanoparticles

R. Esparzaª, J. A. Ascencioª, R. Pérezª*, G. Rosas_b and U. Pal^c

ª Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México, P.O. Box 48–3, Cuernavaca, Mor., 62251, México, Phone: +52 (55) 5622 7797, Fax: +52 (55) 5622 7770, *e–mail: ramiro@fis.unam.mx

^b Instituto de Investigaciones Metalúrgicas, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, P.O. Box 52–B, Morelia, Mich., 58000, México.

^c Instituto de Física, Universidad Autónoma de Puebla, Apartado Postal J–48, Puebla, Pue., 72570, México.

Recibido el 12 de febrero de 2008
Aceptado el 13 de agosto de 2009

Abstract

Nanometric metallic particles of Pt, Au and Au/Pt of different nominal compositions were synthesized using a chemical reduction method with a polymer (PVP) as the protecting agent. The effects of the gold ion concentrations and also of the concentration of the reducing agent compound, on the morphology and structural characteristics of the obtained gold nanoparticles have been explored. Particles with different pH reaction mixtures have been synthesized. High resolution transmission electron microscopy (HRTEM) observations have been used in the nanoparticles characterization. Depending of the pH reaction mixtures, different nanometric sizes and consequently different atomic structural configurations of the particles are obtained. Theoretical simulations based on molecular dynamics have been used to interpret some of the experimental results and also to get an insight on macroscopic properties such as: stability and catalytic activity.

Keywords: Platinum; gold; nanostructures; metallic particles; bimetallic particles; chemical synthesis; characterization; electron microscopy; electronic structure.

Resumen

Partículas metálicas nanométricas de Pt, Au y Au/Pt de diferente composición nominal fueron sintetizadas usando el método de reducción química utilizando un polímero (PVP) como agente protector. Los efectos de la concentración de los iones de oro y del agente reductor han sido explorados en la morfología y en las características estructurales de las nanopartículas de oro. Se han sintetizado nanopartículas con diferentes pH finales de reacción. Microscopía electrónica de alta resolución ha sido usada en la caracterización de las nanopartículas. Dependiendo del pH final de reacción, diferentes tamaños nanométricos y consecuentemente diferentes configuraciones estructurales de las partículas son obtenidas. Simulaciones teóricas basadas en dinámica molecular han sido usadas para interpretar algunos de los resultados experimentales y para tener una perspectiva de las propiedades macroscópicas tales como: estabilidad y actividad catalítica.

Descriptores: Platino; oro; nanoestructuras; partículas metálicas; partículas bimetálicas; síntesis química; caracterización; microscopía electrónica; estructura electrónica.

PACS: 61.46.Df; 81.07.Bc; 81.16.Be; 68.37.Og

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Acknowledgement

The authors would like to acknowledge the Transmission Electron Microscopy laboratory of IIM–UMSNH for technical support. Also, the authors thank to A. Medina and A. Aguilar for the technical assistance during this work.

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