还原法制备纳米金溶胶

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还原法制备金纳米材料
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概述
贵金属胶体在光学材料、光催化、 微电极反应、 贵金属浆料,生物工程及医药、 催化工业和微 电子工业等方面有很大的应用。
例如：纳米金颗粒以其良好的稳定性、小尺寸 效应、表面效应、光学效应以及独特的生物亲 和性，在许多领域显示出了潜在的应用价值。
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2.pH值的影响
图1 pH值与金纳米颗粒的关系 pH小于4时基本上不反应。pH大于6时，得到的颗粒过大，一般是一些团 聚体。pH选择4-5比较适宜。
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3.保护剂的用量
当保护剂与金质量比为1:1时，得到 的纳米金的粒度较小，此时保护剂能 使金颗粒很好地包覆。
保护剂用量过少：不能有效地将金颗 粒包覆，使金颗粒相互粘结合颗粒变 大。
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制备方法
样品a：往HAuCl4溶液滴入HEPES缓冲溶液。 样品b：往HAuCl4溶液中滴入含有PVP的HEPES缓冲 溶液。
样品c：往HAuCl4溶液中滴入含有PEG的HEPES缓冲 溶液。
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由于HEPES内含有哌嗪环可以产生N自由基， 通过吸附作用能有效阻止金晶核长大以及颗粒间 团聚现象的发生，可以得到单分散球形纳米金溶 胶颗粒。 在PVP存在的条件下，可以得到大小均一，粒径 分布范围窄，且稳定性好的纳米金颗粒． 而在PEG存在的条件下得到了团聚的纳米金颗 粒．
保护剂用量过大：很可能由于过剩的 保护剂间相互粘结，带动金属颗粒之 间相互团聚。
图2 保护剂/Au质量对粒度影响
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4.还原剂的用量
当还原剂与金质量比值为3:1时 为较佳的条件。其比值大于3时 对于粒度的影响不大。 理论上，还原剂与金的质量比 约为1:1.5时为等当量反应，但 是过量的草酸钠可以起到一定 的保护剂的作用，所以一般加 入过量的保护剂。
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还原法制备金纳米材料
原料
金属离子溶液： 氯金酸（HAuCl4)；
稳定剂： 聚乙烯吡咯烷酮（PVP），柠檬酸钠，烷基胺 （如C18NH2），硫醇等；
还原剂： 硼氢化钠[2]，草酸，HEPES缓冲溶液等。
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例1： 保护还原法制备纳米金溶胶[3]
主要试剂： HAuCl4 、 草酸、 氨水、 PVP（K30）。
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液相氧化还原法优点： 制备的金纳米颗粒最小可达几纳米，操 作简单，容易控制。 缺点： 缺点是反应后所得到的金纳米颗粒不易 转移和组装，而且容易包含杂质。
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参考文献
[1]姚玉峰.憎水性纳米金的制备、表征与形貌控制[D].江苏： 扬州大学. [2]谢娟,王延吉,李艳廷,赵新强,魏雨.粒径可控纳米金的制 备及表征[J].黄金.2008, 29(7):3-6. [3]兰新哲,金志浩,赵西成 ,苟林峰.保护还原法制备纳米金 溶胶[J].稀有金属材料与工程,2003,23 (1):50-53. [4]曾琦斐.表面活性剂存在下HEPES缓冲溶液中制备纳米 金颗粒[J].武汉工程大学学报,2010.7,32(7):39-42.
图4 还原剂/Au质量对粒度的影响
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例2：HEPES缓冲溶液中制备纳米金颗粒[4]
主要试剂：HEPES缓冲溶液，PVP，HAuCl4。 HEPES（N-(2-羟乙基)哌嗪-N’-2-乙烷磺酸）是 一种氢离子缓冲剂，同时在反应中可以作为还 原剂和稳定剂。 使用PVP作为表面活性剂能得到粒径分布较窄的 单分散球形金纳米颗粒。
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纳米粒子制备方法
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液相氧化还原法
原理：在稳定剂存在的条件下，往金属离子溶液 中加入氧化剂或都还原剂，使金属单质析出，并 均匀地分散在稳定剂中，再选择适当的载体将其 附载下来。
稳定剂的作用[1]：
1.包覆在反应生成的颗粒表面，使制得的粒子稳 定存在。 2. 限制和控制粒子的尺寸。通过改变稳定剂的用 量及氧化剂或还原剂的用量来控制粒子的尺寸。
制备： 1.在HAuCl4和PVP混合溶液中滴入Na2C2O4； 2.在Na2C2O4和PVP混合溶液中滴入HAuCl4。
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影响金纳米颗粒大小的因素
影响金纳米颗粒的大小有：
加入方式，溶液pH值，保护剂用量，还原剂用 量，搅拌速度等。
1.加入方式 采用第一种加入方式得到的金纳米颗粒比较小。