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金納米立方體的制備方法

2025-08-12 [167]

金納米立方體（Gold Nanocubes）是一種具有特殊立方體形狀的金納米顆粒，在光學、催化、生物醫學和電子學等領域展現出廣泛的應用潛力。以下是對金納米立方體的詳細介紹：

一、特性

特殊的光學性質：

表面等離子體共振（SPR）：金納米立方體的SPR效應與其形狀密切相關。立方體結構導致其在可見光和近紅外區域表現出強烈的吸收和散射特性，且吸收峰位置可通過調節尺寸和形貌進行調控。
各向異性光學響應：與球形金納米顆粒相比，立方體結構在特定方向上具有更強的電磁場增強效應，適用于表面增強拉曼散射（SERS）和光熱治療等應用。

高比表面積：

立方體形狀提供了更大的表面積與體積比，有利于催化反應中活性位點的暴露，提高催化效率。

良好的生物相容性：

金納米立方體表面易于修飾，可通過功能化（如連接抗體、藥物分子）實現靶向遞送和生物成像。

化學穩定性：

金納米立方體在生理環境中表現出良好的穩定性，不易被氧化或降解，適合長期生物應用。

二、制備方法

種子介導生長法：

步驟：
合成小尺寸的金納米顆粒作為種子（如檸檬酸鈉還原氯金酸）。
在種子溶液中加入金前驅體（如氯金酸）、還原劑（如抗壞血酸）和表面活性劑（如十六烷基三甲基溴化銨，CTAB）。
通過控制反應條件（溫度、pH、濃度），使金在種子表面各向異性生長，形成立方體結構。
關鍵參數：
CTAB濃度：影響立方體的形貌和尺寸均勻性。
反應溫度：高溫（如30-60℃）有利于立方體形成。
種子與前驅體比例：決定最終顆粒尺寸。

電化學法：

通過電化學沉積在電極表面直接生成金納米立方體，適用于制備薄膜或涂層材料。

光化學法：

利用光誘導還原反應合成金納米立方體，可通過調節光照條件控制顆粒形貌。

三、應用領域

生物醫學：

生物成像：
利用其強吸收和散射特性，作為對比劑用于光學成像（如光聲成像、暗場顯微成像）。
藥物遞送：
通過表面修飾負載化療藥物，實現靶向釋放和控釋。

催化領域：

氧化還原反應：
作為催化劑用于燃料電池中的氧還原反應（ORR），提高能量轉換效率。
環境催化：
降解有機污染物（如染料、農藥）或還原重金屬離子，凈化水體和空氣。

傳感器：

氣體傳感器：
檢測環境中的有害氣體（如NO?、CO），響應速度快且選擇性高。
生物傳感器：
結合抗體或核酸探針，用于檢測生物標志物（如蛋白質、DNA）或病原體。

光學和電子學：

表面增強拉曼散射（SERS）：
作為基底材料增強拉曼信號，提高檢測靈敏度（可達單分子水平）。
納米電子器件：
用于制備高靈敏度傳感器、場效應晶體管（FET）和光電子器件。

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