Fabrication hydrothermale générale de nanocomposites carbone-métaux nobles à fonction photothermique

Résumé

Cette étude démontre une méthode hydrothermale simple, généralisable pour la synthèse contrôlée de nanostructures carbonées métalliques nobles (ex. Au@C, Ag@C) sous conditions douces (180–200 °C), offrant aussi une approche unique pour fabriquer des structures carbonées creuses par élimination des cœurs (ex. argent) via un processus d'attaque redox. La microstructure et la composition des nanoparticules obtenues sont caractérisées par diverses techniques microscopiques et spectroscopiques. Le bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB), servant de surfactant, joue un rôle clé dans la formation des nanocâbles Ag@C, Au@C et de leurs nanotubes carbonés creux correspondants. Le mécanisme de croissance dynamique et de formation des nanostructures carbonées est discuté en détail. Enfin, la propriété photothermique induite par laser des nanocomposites Au@C est examinée. Ces résultats peuvent aider à concevoir et construire des nanostructures carbonées métal(oxydes) pour applications potentielles en catalyse électrochimique, stockage d'énergie, adsorbants et biomédecine.

Résumé graphique

Cette étude démontre une synthèse hydrothermale facile de nanocomposites carbonés cœur-coquille métal noble@C (ex. Au@C) avec procédures simples sous conditions douces, généralisable pour préparer divers nanoparticules cœur-coquille carbonées. Les nanostructures Au@C présentent des propriétés UV-Vis intéressantes dépendant de l'épaisseur de la coquille.

Points forts

• Développement d'une méthode hydrothermale simple pour générer des nanostructures cœur-coquille métal noble@C
• Les cœurs Ag ou Au générés sont bien cristallisés, mais la gaine carbonée est amorphe
• Le glucose joue un rôle multiple : réducteur pour ions métalliques, modificateur de forme et protection de surface
• Réaction hydrothermale basse température (60–100 °C) pour attaquer le cœur-coquille Ag@C et obtenir gaine carbonée creuse
• Nanocomposites Au@C en bâtonnets montrent effet photothermique, potentiel pour applications biomédicales

Introduction

Les matériaux carbonés sont de plus en plus importants en science et technologie des matériaux. Diverses particules carbonées ont été étudiées : nanotubes de carbone, sphères/points de carbone [1-3], oxyde de graphène (GO) [4,5]. Parmi elles, les nanostructures carbonées présentent des propriétés uniques : bonne stabilité (< 200 °C), parois tubulaires poreuses, propriétés lubrifiantes supérieures, dispersion aisée dans l'eau, biocompatibilité, et hybridation aisée avec métaux (Au, Ag) et/ou oxydes métalliques pour nanostructures hybrides fonctionnelles [6-13].

Spécifiquement, les nanocomposites carbone-métal attirent l'intérêt pour leur excellente biocompatibilité en applications médicales. Pour obtenir de telles particules carbonées ou leurs structures hybrides métalliques, plusieurs méthodes ont été développées, ex. méthode hydrothermale utilisant sucre ou amidon comme précurseur [14] : synthèse hydrothermale en une étape de nanocâbles et nanotubes carbonés d'argent après attaque du cœur d'argent [15], approche par matrice pour nanocâbles coaxiaux Ag/Cu@PVA, nanostructures Te@PVA [16], matrices membranaires poreuses et matrices dures positives [17-21] pour nanostructures carbonées. Cependant, l'élimination des matrices dures peut causer problèmes en post-traitement (attaque chimique ou calcination haute température) : rupture ou effondrement de structure [14-22]. De plus, peu d'études élucident le mécanisme de formation/évolution des nanostructures carbonées métal noble obtenues dans les conditions rapportées.

La thérapie photothermique s'est développée car elle cause moins de dommages aux tissus sains via génération de chaleur localisée, surtout aux stades précoces de métastase ou tumeur primaire. Les nanoparticules d'or (GNP) sont d'excellents candidats. Les avancées récentes dans la conception multifonctionnelle des GNP permettent génération de chaleur localisée près des tissus cancéreux et administration contrôlée et ciblée de multiples médicaments. Les GNP ont de nombreux avantages pour la thérapie photothermique des tumeurs : administration dans la zone tumorale locale en minimisant la distribution non spécifique, activation par laser proche infrarouge (NIR) pénétrant profondément dans les tissus biologiques, modulation pour thérapie photothermique multifacette [23-25].

Ici, nous démontrons une méthode de synthèse simple mais efficace pour générer des nanostructures carbonées Au@C ou Ag@C sous conditions douces (180–200 °C). Intéressant, les cœurs Ag plutôt qu'Au peuvent être attaqués/éliminés de la structure carbonée par attaque basse température (60 °C pendant dizaines d'heures) sans traitement haute température. La microstructure des nanocomposites préparés sera caractérisée, les mécanismes de formation compris. La propriété photothermique des nanostructures Au@C, comme étude de cas, sera examinée, en référence aux études récentes [23-25]. Cette étude peut offrir une stratégie facile mais efficace pour préparer des nanocomposites carbone-métal avec applications potentielles en science des matériaux, catalyse et biochimie.

Méthode expérimentale

Produits chimiques

Nitrate d'argent (> 99 %), D-glucose (99 %), bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB, > 98 %), et chlorure d'or(III) trihydrate (HAuCl₄·3H₂O, > 99,9 %) achetés chez Sigma-Aldrich, utilisés sans purification. Toute la verrerie nettoyée à l'eau régale fraîche, rincée abondamment eau distillée et/ou éthanol, séchée avant usage.

Synthèse des nanostructures carbonées Ag@C et Au@C

Typiquement, plusieurs étapes : Étape 1, 2,0 ml AgNO₃ 0,01 M et 6,0 ml glucose 0,01 M ajoutés dans bécher 50 ml contenant 10 ml CTAB 0,12 M, mélangés et agités pour homogénéité. Étape 2, volume total porté à 35 ml avec eau distillée sous agitation 10 min pour homogénéité. La couleur devient jaune clair, probablement par formation de précipité AgBr en présence de CTAB. Étape 3, solution transférée dans autoclave inox à gaine Téflon 50 ml, chauffée au four 180 °C pendant quelques heures.

Pour préparer les nanoparticules Au@C, remplacement de AgNO₃ par solution HAuCl₄·3H₂O. Pour les nanobâtonnets Au@C, les nanobâtonnets Au sont d'abord synthétisés selon nos travaux antérieurs [26-28], où le CTAB contrôle la formation des nanobâtonnets Au. Les nanobâtonnets Au sont dispersés dans solution glucose pour réaction hydrothermale 180 °C 6–24 h.

Attaque pour structure carbonée creuse

Les nanostructures carbonées creuses sont fabriquées en attaquant les cœurs Ag des nanocomposites Ag@C en maintenant la même solution à 60 °C pendant dizaines d'heures, ce qui ne fonctionne pas pour attaquer le cœur Au du Au@C. Par un processus réactionnel dynamique, les cœurs Ag sont éliminés, formant les structures carbonées creuses. Les échantillons résultants sont rincés 3 fois à l'eau distillée pour caractérisation.

Caractérisation

La formation, croissance et attaque des nanostructures carbonées Au@C et Ag@C sont caractérisées par : microscopie électronique en transmission (MET, JEOL-1400), microscopie électronique à balayage (MEB, FEI Nova NanoSEM 230 FESEM), MET haute résolution (HRTEM, Phillips CM200 FEG 200 kV), spectres UV-Vis (Cary 5000, cellule quartz 1 cm), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR, Perkin Elmer Spotlight 400, 650–4000 cm⁻¹), spectroscopie Raman (Renishaw RM1000, λ=514 nm), diffraction des rayons X (Philips X'pert, Cu-Kα λ=0,15406 nm, 40 kV, 100 mA, 10–80°, pas 0,02°/s).

Mesures photothermiques

Un thermocouple mesure la température photothermique selon rapports antérieurs [23-25,29-31]. Thermocouple Delta OHM HD2128.2 type T. Source laser densité 0,17 W/cm². Pour plus de précision, températures mesurées par caméra IR Cedip Titanium 560 M, 640×512 pixels, jusqu'à 100 Hz. Pixels carrés 24×24 µm. CCD sensible 3,6–5,1 µm, donc seule l'émission thermique du fluide visible (laser 0,8 µm invisible au capteur). Plage température 0–60 °C. Pour la mesure photothermique, nous choisissons les structures carbonées Au@C (nanobâtonnets Au rapport d'aspect ~3,7), comme étude de cas, grâce à la stabilité forte et non-toxicité de l'Au en biosystèmes.

Résultats et discussion

Microstructure des nanostructures carbonées Ag@C

La morphologie et composition des nanoparticules obtenues sont caractérisées par MET et MEB. Figure 1a : images MET des nanocâbles Ag@C préparés, avec image agrandie en encart ; diamètre câbles 30–50 nm, cœur Ag 10–20 nm. Confirmé par MEB (Fig. 1b), les nanocâbles Ag@C sont courbés, non droits. Seuls des nanocâbles Ag@C 1D mais sphères carbonées se forment, indiquant que l'auto-nucléation et croissance par carbonisation du glucose sont significativement supprimées, le processus de revêtement sur cœur Ag dominant sous nos conditions.

Nanostructures Ag@C : a MET et b MEB nanocâbles carbonés. c,d MET nanotubes carbonés.

Ensuite, les nanocâbles Ag@C sont attaqués en maintenant la même solution à 60 °C 24 h, sans ajout d'agents d'attaque, donnant des tubes carbonés creux (Fig. 1c,d, différents grossissements). Clairement, le cœur Ag est éliminé des nanocâbles (Fig. 1a) par la réaction hydrothermale conçue. En comparaison, les nanotubes sont légèrement rétractés mais sans pièces cassées ni endommagées, suggérant que les gaines carbonées sont structurellement stables sous nos conditions.

Pour mieux comprendre la formation et croissance des nanocomposites Ag@C, différents temps de réaction suivent le processus dynamique (Fig. 2). Temps croissant 1 h (a) à 3 h (b), 6 h (c), 12 h (d), 24 h (e) à 180 °C : le Ag@C carboné se forme, Ag passant de points (a) à courtes tiges (b-d), enfin tiges/fils (e). Les nanobâtonnets d'argent dans Ag@C sont bien cristallisés, confirmé par images HRTEM Fig. 2f,g avec motif de diffraction électronique en encart Fig. 2g. Les plans Ag{111} cristallins avec espace réseau 0,238 nm clairement observés (Fig. 2g).

Processus de formation structure cœur-coquille Ag@C avec le temps : a 1 h, b 3 h, c 6 h, d 12 h, e 24 h ; f motif ED avec plans indexés et g HRTEM tiges Ag des nanocomposites Ag@C avec espace réseau 0,238 nm attribué plans {111}.

Selon les expériences, deux mécanismes possibles expliquent la formation Ag@C. Premier : précipité AgBr formé par ions Br⁻ (du CTAB) réagissant avec ions Ag⁺ (du AgNO₃) grâce à K_sp très faible (5,0×10⁻¹³) à TA en solution aqueuse ; AgBr n'étant pas thermostable, forme Ag métallique sous traitement thermique, agissant comme centre de nucléation pour formation et croissance de la gaine carbonée. Le CTAB joue aussi un rôle en modification de surface, favorisant l'orientation de formation de nanobâtonnets/nanofils Ag, car les molécules CTAB s'adsorbent préférentiellement sur les plans cristallins d'axe long des particules Ag en croissance [32]. Deuxième : le glucose agit comme agent réducteur pour réduire ions Ag⁺ libres en atomes Ag⁰ à haute température (>140 °C) [33], grâce à ses groupes −OH et aldéhyde riches. Les noyaux Ag fraîchement formés agissent comme centres de nucléation pour l'adsorption de molécules de glucose et polymérisation ultérieure en gaine carbonée sur la charnière d'argent [34-37].

En confirmation, la technique DRX suit la formation des nanocâbles Ag@C et gaine carbonée. Mesures DRX dépendantes du temps monitorent le changement de composition des intermédiaires et produits finaux Ag@C. Le processus global comporte deux étapes selon la température. Première étape : glucose, AgNO₃, CTAB comme matières premières pour Ag@C nanocâbles à haute température (180 °C). Deuxième étape : température de réaction du même système baissée à 60 °C pour traitement hydrothermal. Intervalles temps 4 et 3 h pour croissance et attaque, respectivement (Fig. 3c).

DRX illustrant les processus de formation des nanobâtonnets Ag avec gaine carbonée (A) et auto-digestion progressive de l'Ag (B), courbe de formation et attaque/évolution du cœur Ag (C), et spectre Raman pour nanocâbles Ag@C carbonés (D).

Figure 3 montre les diagrammes DRX : le précipité brun initial montre deux pics intenses, indexés AgBr cubique (200) et (220) (JCPDS 079-0149). Au début, aucun pic Ag observé jusqu'à >8 h sous chauffage, où le pic Ag métallique (111) émerge ~38,1° (JCPDS 087-0717). Augmentation progressive de l'intensité du pic Ag(111) typique avec le temps indique formation Ag métallique, intensité max ~24 h. Certains pics, ex. Ag(200) et AgBr(220), se chevauchent. Intéressant, quand température bajée à 60 °C, le processus d'attaque des cœurs Ag se produit, confirmé par réduction progressive de l'intensité du pic Ag(111) ~38,1°. Sur dizaines d'heures, l'attaque fait disparaître les cœurs Ag, confirmé par disparition quasi-totale du pic Ag(111). L'analyse du produit vs temps est Fig. 3c. Cela indique que les cœurs Ag peuvent être presque éliminés sous conditions thermiques, cohérent avec observations MET (Fig. 1c,d). De plus, spectre Raman (Fig. 3D) montre formation des deux types de carbone : amorphe et graphitique.

D'après l'analyse DRX, un équilibre thermodynamique peut exister entre réduction des ions Ag⁺ par glucose formant cœurs Ag et oxydation de l'Ag par ions Br⁻, cohérent avec rapports antérieurs [38-40]. Ex. Zhou et al. [39] : nanofils Ag non formés tant que température <140 °C, confirmé par Hussain [40]. Pour carbonisation glucides (glucose, saccharose), largement admis que produit carboné synthétisé 170–240 °C [41,42]. Cependant, la gaine carbonée des nanocâbles est amorphe, différente des nanotubes de carbone ou graphène obtenus par recuit haute température [1-3].

Spécifiquement pour l'attaque des cœurs Ag, les molécules d'oxygène possèdent un potentiel d'électrode élevé E₀ = +1,229 V vs EHS, suffisant pour oxyder Ag⁰ en ions Ag⁺ dans le système. Soutenu par études antérieures : attaque oxydante en présence d'ions halogénures (Br⁻) sur nanoparticules métalliques formes régulières est anisotrope dans toutes directions [43,44]. Xu et al. [43] : ions Cl⁻ ou Br⁻ préfèrent attaquer plan (110) de nanocristaux Ag. Cette sélectivité attribuée à différence d'énergies libres de surface des plans Ag (111, 110, 100). Guo et al. [44] : attaque sélective contrôlée depuis côté nanobâtonnet en réduisant passivation surfactant et augmentant réactivité plans latéraux. L'attaque du cœur Ag confirmée par nos observations expérimentales sur nanoparticules Ag@C sous conditions similaires, Fig. 4. Petits points noirs (Fig. 4b) peuvent provenir décomposition AgBr en points Ag sous traitement thermique. Un schéma diagrammatique illustre le processus de synthèse Ag@C et formation gaine carbonée creuse (Fig. 4c).

Attaque du cœur Ag depuis nanoparticules cœur-coquille Ag@C (a) vers structure carbonée creuse (b). c Schéma diagrammatique illustrant formation et auto-digestion nanostructures Ag@C.

Les propriétés UV-Vis correspondantes des nanocâbles cœur-coquille Ag@C et structure carbonée creuse sont mesurées (Fig. 5). Cela confirme aussi l'attaque du cœur Ag. Les nanocâbles Ag@C montrent un pic d'absorption intense ~382 nm (courbe A Fig. 5b), indiquant existence Ag métallique, résonance plasmonique de surface forte [39]. À l'inverse, nanotubes carbonés ne montrent aucun pic d'absorption (courbe C Fig. 5b). De plus, spectre FT-IR (Fig. 5a) confirme formation gaine carbonée, riche en groupes fonctionnels C=O, C–OH, OH [35].

Propriétés optiques nanocomposites Ag@C et structures carbonées creuses mesurées par spectre FT-IR (a) et spectres UV-Visible (b).

La disponibilité de cette méthode est validée comme générale, non seulement pour l'argent mais aussi autres métaux nobles (ex. or). Ici, ions AuCl₄⁻ choisis, plus facilement réduits par glucose que Ag⁺ sous mêmes conditions, car potentiel électrochimique standard AuCl₄⁻/Au⁰ (0,99 V vs EHS) > Ag⁺/Ag⁰ (0,799 V vs EHS) [45,46]. L'Au est plus stable que l'Ag et non toxique, bénéfique pour effet photothermique en biomédecine.

Figure 6 montre les nanostructures carbonées Au@C formées avec le temps. Observé clairement : nanoparticules Au non sphériques (Fig. 6a) formées en 1 h, ions AuCl₄⁻ réduits par glucose d'abord ; pendant ce temps, gaine carbonée se forme autour nanoparticules Au par polymérisation glucose à 180 °C quelques heures (Fig. 6c-e). Avec le temps, épaisseur gaine carbonée augmente de quelques nm (Fig. 6d) à dizaines nm (Fig. 6e), géométrie gaine liée à forme particules Au. Motif diffraction électronique nanoparticules cœur-coquille Ag@C indexé anneaux diffraction correspondant plans (100), (110), (111), (200), (210) (Fig. 6f).

Structure cœur-coquille Au@C formée avec le temps : a 1 h, b 3 h, c 6 h, d 12 h, e 24 h ; f motif ED particules, anneaux indexés (100), (110), (111), (200), (210) ; g nanoparticule unique Au@C, avec image HRTEM (h) et motif ED indexé (i) montrant monocristal.

Le réseau cristallin du monocristal Au unique (Fig. 6g) dans structure cœur-coquille caractérisé par HRTEM. Figure 6h : espacement réseau ~0,238 nm assigné plan Au(111) [47,48]. Taches diffraction Fig. 6i indexées (100), (200), (300), suggérant monocristal Au formé.

Pour confirmer la stratégie, nanobâtonnets Au aussi disponibles pour revêtement carboné cœur-coquille sous conditions hydrothermales. Figure 7 : processus revêtement gaine carbonée sur nanobâtonnets Au rapport d'aspect ~3,7. Temps croissant : épaisseur gaine ~6 nm (Fig. 7b) → ~15 nm (Fig. 7c) → ~23 nm (Fig. 7d), gaine devient sphérique après 24 h, non affectée par longueur nanobâtonnets (Fig. 7d). Contraste significatif gaine (gris) et nanobâtonnets Au (noir). Figures 7e,f : images HRTEM nanobâtonnet Au unique avant et après revêtement. Espacement ~0,204 nm assigné plan Au(200). Analyse spectroscopique dispersion énergie (EDS) pour Au@C et Ag@C (Fichier supplémentaire 1 : Figure S1). La gaine carbonée a peu d'impact sur structure monocristaux Au.

Structure cœur-coquille Au@C obtenue à différents temps réaction : a 0 h (nanobâtonnets Au originaux), b 4 h, c 12 h, d 24 h. e HRTEM nanobâtonnet Au unique. f HRTEM nanobâtonnet Au@C carboné unique.

Propriétés optiques

Les propriétés optiques correspondantes des nanostructures Au@C mesurées par spectroscopie UV-Vis (Fig. 8). Spectres absorption UV-Vis nanoparticules Au@C (Fig. 6a-e) : décalage vers le rouge progressif 560 nm (a) → ~565 nm (b) → ~580 nm (c) → ~590 nm (d) → ~620 nm (e) pour pic absorption intense Fig. 8A, avec augmentation épaisseur gaine (Fig. 6c-d). Similairement, nanobâtonnets Au@C Fig. 7a-d : épaisseur gaine influence résonance plasmonique intense (mode longitudinal) nanobâtonnets Au, décalage vers rouge depuis ~810 nm (a) → ~820 nm (b) → ~826 nm (c) → ~848 nm (d) Fig. 8B, tandis autre résonance (mode transverse) ~518 nm quasi inchangée. La gaine carbonée affecte bien la résonance plasmonique des nanocomposites Au@C [36].

Spectres UV-Vis nanocomposites Au@C : A nanoparticules carbonées Au@C non sphériques 1, 3, 6, 12, 24 h. B nanobâtonnets carbonés Au@C 0, 4, 12, 24 h.

Comme connu, l'Au montre résonance plasmonique de surface (SPR) intense, influencée par taille, morphologie, milieu environnant. Nanoparticules Au@C non sphériques (Fig. 6a-e) et nanobâtonnets Au@C (Fig. 7a-d) montrent SPR intense avec pics décalant progressivement vers rouge (Fig. 8A,B), probablement causé par augmentation épaisseur coquille carbonée sur surface Au. Soutenu par études antérieures [49-52] : modification surface nanostructures photoniques (nanoparticules Au) mène à phénomènes physiques nouveaux : interactions lumière-matière sélectives, transferts d'énergie rapides [49-51]. Composant carbone influence aussi interactions lumière-matière pour systèmes hybrides, ex. réduction effets diffusion. Présence coquille graphène multicouche (épaisseur <5 nm) influence propriétés optiques et stabilité (chimique, thermique) nanoparticules Au encapsulées [52].

La propriété thermique induite par laser (photothermique) des nanostructures carbonées Au@C est examinée. Au@C choisi comme étude de cas : Au plus stable qu'Ag, non toxique en biosystèmes. Figure 9 : propriété photothermique Au@C avec épaisseurs gaine ~6 nm, 15 nm, 23 nm. Changement couleur bleu (froid) → rouge (chaud) indiquant élévation température dans suspension Au@C. Variations détaillées enregistrées Fig. 9B. Premiers 600 s irradiation : élévation rapide température pour tous échantillons. Température approche asymptotiquement état stable >1200 s. Clairement, revêtement surface réduit absorption lumière pour Au@C, température inférieure à nanobâtonnets Au nus : ~10,6 °C → ~9,3 °C → ~8,1 °C pour gaines ~6 nm, ~15 nm, ~23 nm. Tendance similaire pour nanocomposites Au@SiO₂ : coquille SiO₂ plus épaisse → température moindre, ex. 5 nm SiO₂ abaisse ~5 °C vs Au nus [53].

Test laser effet photothermique nanocomposite carboné Au@C densité puissance 0,17 W/cm². A Relation température-temps pour solution aqueuse Au@C différentes épaisseurs : nanobâtonnets Au nus sans revêtement, ~6 nm, ~15 nm, ~23 nm, concentration ajustée pour intensité extinction 1,0 à 800 nm. B Images photothermiques Au@C temps (a) 30, (b) 60, (c) 90, (d) 180, (e) 360, (f) 840 s sous 0,17 W/cm⁻².

Bien que la coquille carbonée abaisse la température, cela reste attractif car nanoparticules Au nues ne conviennent pas aux applications directes en biosystèmes (réaction avec biomolécules : protéines, amines). Paramètres concurrents à optimiser pour applications futures. En général, coquille carbone doit être bien contrôlée : pas trop épaisse pour éviter réduction significative absorption lumière, pas trop fine pour ne pas se briser sous irradiation. Évidemment, nanobâtonnets Au nus et nanocomposites Au@C mènent élévation température significative dans plage convenable (ex. 37–47 °C) par irradiation laser, potentiel pour thérapie photothermique, associée à molécules médicaments ciblées. Relation propriétés optiques-photothermiques : toutes deux pour Au@C dépendent SPR Au noble. SPR, phénomène unique nanoparticules plasmoniques Au, crée champs électromagnétiques forts surface particule, améliore propriétés radiatives (absorption, diffusion). Lumière fortement absorbée convertie rapidement en chaleur via processus non-radiatifs si lumière externe agit sur surface Au. Noté : propriété photothermique principalement causée par lumière NIR pas visible [54]. Plus de travaux nécessaires pour optimiser paramètres : concentration, pH, taille particule, modification surface pour vraies applications biomédicales nanocomposites carbonés Au@C.

Conclusions

Cette étude développe une stratégie générale pour synthèse nanocomposites carbone-métaux nobles (Au@C, Ag@C) morphologies variées par contrôle conditions hydrothermales. Quelques résultats intéressants :

1. Réaction hydrothermale haute température (180–200 °C) → formation nanostructures cœur-coquille métal noble@C, glucose rôle multiple : réducteur ions métalliques, modificateur forme, protection surface ;

2. Réaction hydrothermale basse température (60–100 °C) pour système cœur-coquille Ag@C → attaque Ag pour obtenir gaine carbonée creuse, grâce à l'agent d'attaque (Br⁻/O₂). Ouvre voie simple pour nanostructures carbone creuses (tubes). Cependant, nanoparticules cœur-coquille Au@C stables mêmes conditions ;

3. Cœurs Ag ou Au générés bien cristallisés, gaine carbonée amorphe ;

4. Nanocomposites Au@C bâtonnets montrent effet photothermique induit laser, épaisseur coquille carbonée module température photothermique, potentiel applications biomédicales.

Généralement, ce travail offre stratégie synthèse simple efficace, non seulement métaux nobles mais aussi autres métaux, oxydes métalliques, matériaux inorganiques pour concevoir et construire nanostructures carbonées contrôlables avec applications potentielles capteurs, stockage énergie, catalyse, biomédecine.

Disponibilité des données et matériaux

Données et matériaux fournis dans cette étude disponibles dans Fichier supplémentaire 1.

Abréviations

Ag@C :

Nanostructure carbonée argent

Au@C :

Nanostructure carbonée or

CCD :

Dispositif à transfert de charge

CTAB :

Bromure de cétyltriméthylammonium

EDS :

Spectroscopie dispersion énergie

FT-IR :

Transformée de Fourier infrarouge

GO :

Oxyde de graphène

HRTEM :

MET haute résolution

PVA :

Poly(alcool vinylique)

MEB :

Microscopie électronique à balayage

EHS :

Électrode hydrogène standard

SPR :

Résonance plasmonique de surface

MET :

Microscopie électronique en transmission

UV-Vis :

Spectromètre ultraviolet-visible

DRX :

Diffraction rayons X