3.7 金纳米粒子的合成方法
纳米粒子的合成方法
纳米粒子的合成方法纳米粒子是一种具有特殊尺寸和形态的微小颗粒,其尺寸通常在1到100纳米之间。
由于其独特的性质和广泛的应用前景,纳米粒子的合成方法成为了研究的热点之一。
下面将介绍几种常见的纳米粒子合成方法。
1. 化学合成法化学合成法是最常见也是最广泛使用的纳米粒子合成方法之一。
通过化学反应,在溶液中合成纳米粒子。
常见的化学合成方法包括溶胶-凝胶法、微乳液法、共沉淀法等。
其中,溶胶-凝胶法是通过溶胶和凝胶相互转化来合成纳米粒子,微乳液法是利用微乳液作为反应介质来合成纳米粒子,共沉淀法是通过共沉淀反应来合成纳米粒子。
2. 热分解法热分解法是一种通过高温热解反应来合成纳米粒子的方法。
通常是将金属有机化合物或金属盐在高温条件下分解,生成纳米粒子。
这种方法合成的纳米粒子尺寸均一、形态良好,常用于制备金属纳米粒子。
3. 水热合成法水热合成法是一种在高温高压水环境下合成纳米粒子的方法。
通过调控反应温度、压力和反应时间等条件,可以得到不同尺寸和形态的纳米粒子。
这种方法合成的纳米粒子具有较高的结晶度和较好的分散性,广泛应用于金属氧化物、碳纳米管等的合成。
4. 气相合成法气相合成法是一种通过气相反应来合成纳米粒子的方法。
通常是将金属有机化合物或金属气体在高温条件下分解或氧化,生成纳米粒子。
这种方法合成的纳米粒子具有较高的纯度和较好的控制性,常用于制备金属、合金、半导体等纳米粒子。
5. 生物合成法生物合成法是一种利用生物体或其代谢产物来合成纳米粒子的方法。
这种方法的优势在于可以利用生物体的特殊性质和调控机制来合成纳米粒子,如利用细菌的代谢产物来合成金属纳米粒子、利用植物的提取物来合成金属氧化物纳米粒子等。
生物合成法不仅环境友好,而且合成的纳米粒子具有生物相容性和生物活性,具有广泛的应用前景。
总结起来,纳米粒子的合成方法多种多样,选择合适的合成方法可以得到不同尺寸、形态和性质的纳米粒子。
不同的合成方法适用于不同的纳米材料,需要根据具体需求和研究目的选择合适的方法。
金纳米合成
3.9nm金球:10mL 0.5mM柠檬酸钠(1.4705mg/10mL)和10mL 0.5mM HAuCl4混合(208.3uL母液+9791.7uL纯水)600uL 0.1M NaBH4(3.783mg/mL)25℃搅拌2min 25℃静置2h9.1nm金球:30mL 0.08M CTAB (0.874464g)和0.25mM HAuCl4(312.5uL母液)以及0.2mL 0.1M (17.612mg/mL)抗坏血酸混合加入10mL上述3.9nm金球种子25℃10min17.5nm金球:50mL纯水加热沸腾0.5mL 24mM HAuCl4 稍后1mL 1%柠檬酸钠5min结束水浴冷却13.2nm金球:75mL 2.2mM(0.04853g)柠檬酸钠溶液煮沸100℃0.5mL HAuCl4(24mM)10min28.3nm金球:上述13.2nm金球降温至90℃0.5mL HAuCl4(24mM)30min 90℃0.5mL HAuCl4(24mM)30min 90℃撤去加热冷却大粒径金球:上述27.5mL溶液26.5mL纯水1mL 60mM(0.017646g)柠檬酸钠溶液加热至90℃0.5mL HAuCl4(24mM)30min 90℃0.5mL HAuCl4(24mM)30min 90℃撤去加热冷却,以此循环。
金纳米棒:1、金种合成,5mL 0.5mM HAuCl4(即104.2uL母液和4895.8uL水)5mL 0.2M CTAB (0.364446g)混合;600uL 10mM NaBH4 2min 28℃2h;(0.3783mg/mL)2、5mL 0.2 M CTAB(0.364446g)(50uL、100uL、150uL、200uL、250uL)4mM AgNO3 (0.6794924mg/mL)25℃5mL 1mM HAuCl4(208.333uL母液和4791.667uL水)70uL 0.0788M抗坏血酸(13.878256mg/mL)混合;12uL金种2min 28℃3h 7000r离心10min 纯水洗涤金纳米花:1、金种合成,25mL 0.25mM HAuCl4(0.2604mL)煮沸0.25mL 5%柠檬酸钠酒红色后降温(10min左右)2、3.7mL 0.25mM HAuCl4(0.0385mL)通过1M NaOH pH 4.2、4.6、5.6、7.0、10.8、11 0.03mL 40mM NH2OH· HCl (2.7796mg/mL)以及0.3mL金种25℃。
超小金纳米粒子及其合成方法
超小金纳米粒子及其合成方法
超小金纳米粒子是指直径通常小于3纳米的金纳米颗粒,具有独特的光学、电子、催化和生物活性等性质。
超小金纳米粒子(AuNPs)在纳米科技领域有着举足轻重的地位。
由于它们的尺寸极小,甚至小于2纳米,这让它们拥有了与宏观尺度金材料截然不同的性质。
这些纳米粒子在生物医学领域中尤其受到关注,因为它们可以作为传感器的信号放大剂或标记物,提高检测生物分子、细胞、病毒等的灵敏度和选择性。
关于超小金纳米粒子的合成方法,主要有硫锚定方法、两亲性嵌段聚合物包裹法、柠檬酸钠还原法和晶体种子生长法等。
具体如下:
1. 硫锚定方法:通过Pt与碳基体中S原子之间的强烈化学相互作用来抑制纳米颗粒的烧结,从而在高温下形成平均尺寸小于5 nm的原子有序的纳米颗粒。
2. 两亲性嵌段聚合物包裹法:这种方法涉及使用两亲性嵌段聚合物作为外层包裹材料,金粒子位于中心。
这种合成方法可以有效地控制纳米粒子的大小和稳定性。
3. 柠檬酸钠还原法:这是一种经典的合成金纳米粒子的方法,通过使用柠檬酸钠作为还原剂和稳定剂,可以在水溶液中制备不同粒径的纳米金。
不过,这种方法通常用于制备粒径在100 nm以下的球状纳米金,对于更小的金纳米粒子则有一定的局限性。
4. 晶体种子生长法:通过使用较小的金胶体颗粒作为种子,可以控制合成出具有特定形状、尺寸、组成和结构的金纳米粒子。
这种方法允许人们对金纳米粒子的生长进行精确的控制。
总的来说,超小金纳米粒子因其独特的物理化学性质而在多个领域展现出广泛的应用潜力,而合成这些纳米粒子的方法也在不断地发展和完善,以满足不同应用的需求。
金纳米粒子
金纳米粒子简介金纳米粒子是指直径在1到100纳米之间的金颗粒。
由于其独特的光学、电学和化学特性,金纳米粒子在多个领域具有广泛的应用。
本文将介绍金纳米粒子的制备方法、性质和应用。
制备方法金纳米粒子的制备方法多种多样,包括化学合成法、溶剂还原法、激光蚀刻法等。
其中,化学合成法是最常用的方法之一。
1.化学合成法:化学合成法是通过还原金盐溶液中金离子形成金颗粒,再经过后续处理得到金纳米粒子。
常用的化学合成方法有湿化学合成法、多相合成法和微乳液法。
其中,湿化学合成法是最常见的方法之一。
该方法通过控制反应条件和添加还原剂、表面活性剂等物质来控制金纳米粒子的形貌和大小。
2.溶剂还原法:溶剂还原法是将金盐溶液和还原剂加入有机溶剂中进行反应,生成金纳米粒子。
该方法通常需要高温和压力条件下进行。
3.激光蚀刻法:激光蚀刻法是利用激光在金膜表面进行局部蚀刻,形成金纳米粒子。
该方法具有高精度和高控制性。
性质金纳米粒子的性质主要包括形状、大小和表面等。
这些性质对金纳米粒子的光学、电学和化学特性有重要影响。
1.形状:金纳米粒子的形状多样,包括球形、棒状、多面体等。
不同形状的金纳米粒子有不同的表面能和电荷分布,从而影响其物理化学性质。
2.大小:金纳米粒子的大小直接影响其表面积和光学性质。
通常情况下,金纳米粒子的光学性质会随着尺寸的减小而发生变化。
3.表面:金纳米粒子的表面往往具有较大的比表面积,在催化、传感等领域具有重要作用。
此外,金纳米粒子的表面还可以进行功能化修饰,以增加其稳定性和特定的化学反应。
应用金纳米粒子因其独特的性质在多个领域具有广泛的应用。
1.生物传感:金纳米粒子可以通过表面修饰与生物分子特异性结合,用于生物传感和检测领域。
例如,利用金纳米粒子可以制备出高灵敏度的生物传感器,用于检测蛋白质、DNA等生物分子。
2.催化剂:金纳米粒子在催化领域具有重要应用。
由于其高比表面积和活性位点,金纳米粒子可以作为有效的催化剂,用于半导体制备、化学反应等。
3.7 金纳米粒子的合成方法
1 金纳米粒子的合成方法1.1 物理法物理法即采用高能消耗的方式将块体金细化成为纳米级小颗粒,主要包括块状固体粉碎法(又称为磨球法或机械研磨法)、气相法、电弧法、金属蒸汽溶剂化法、辐照分解和热分解等。
辐照分解包括近红外辐照和紫外辐照。
近红外辐照通过使硫醇包裹的纳米粒子的粒径变大,从而可以获得粒径较大的金纳米粒子;紫外辐照通过影响种子和胶束的协同作用,从而控制金纳米粒子的合成。
另外,激光消融通过对温度、反应器位置、异丙醇用量、超声场等实验条件的控制,可以合成形貌,粒径不同的金纳米粒子。
总之,金纳米粒子合成的关键在于同时精确地控制其尺寸和形貌。
通过物理法制备的金纳米粒子虽然纯度较高,但其产量低下,设备成本极高。
1.2 化学法化学法主要是以金盐为原料,利用还原反应生成金纳米粒子,在形成过程中通过控制粒子的生长从而控制其尺寸。
化学法主要包括水相氧化还原法、相转移法(主要为Brust法)、晶种生长法(又称种金生长法)、模板法、反相胶束法、湿化学合成法、电化学法、光化学法。
相对物理法而言,化学法制备金纳米粒子所得到的产物粒径均匀、稳定性高,并且易于控制形貌,是最为方便和经济的方法。
1.2.1 水相氧化还原法水相氧化还原法合成金纳米粒子主要是指在含有Au3+的溶液中,利用适当的还原剂(例如鞣酸,柠檬酸等,还原剂的选择根据所要合成的金纳米粒子的粒径而定),将Au3+还原成零价,从而聚集成粒径为纳米级的金纳米粒子。
常见的方法有AA还原法、白磷还原法、柠檬酸钠还原法和鞣酸-柠檬酸钠还原法。
制备粒径在5~12nm的金纳米粒子,一般采用AA还原或白磷还原HAuCl4溶液;制备粒径在大于12nm的金纳米粒子,则采用柠檬酸钠还原HAuCl4溶液。
柠檬酸钠法还原Au3+合成金纳米粒子是最早且应用最为广泛的方法。
1951年,Turkevitch首次报道了柠檬酸钠还原HAuCl4溶液的方法制备金纳米粒子,其粒径分布在20nm左右。
金纳米粒子的制备方法的工艺流程
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黄金纳米颗粒的制备和应用
黄金纳米颗粒的制备和应用黄金纳米颗粒是目前研究的热点之一,因为它能够应用在多个领域,例如化学、生物学、药品等领域。
这些应用需要经过一定的制备工艺,才能得到高质量、高稳定性的黄金纳米颗粒。
第一部分:概述黄金纳米颗粒是直径在1到100纳米之间的金属颗粒。
与大尺寸的黄金粒子相比,黄金纳米颗粒具有更高的比表面积,更好的生物相容性和更强的化学稳定性。
因此,它们被广泛用于生物成像、药物传递、传感器和化学催化等应用领域。
第二部分:黄金纳米颗粒的制备方法制备黄金纳米颗粒有多种方法,下面简单介绍几种典型的制备方法:1. 化学还原法:这种方法利用还原剂(如氢气或硼氢化钠)将黄金离子还原为金属,生成黄金纳米颗粒。
这种方法适合制备中等尺寸的颗粒,并且制备的颗粒质量较高,但是需要使用有毒的还原剂。
2. 光化学法:这种方法利用光化学反应或激光辐射将黄金离子还原为金属。
由于该方法可以在水溶液中进行,因此对环境友好,但是需要较长的反应时间。
3. 纳米压制法:这种方法将压缩空气或氮气压缩到超过1000 atm的高压下,使气体渗入液态样品中,形成泡沫。
泡沫中的液滴内部有高温和高压,并在这些条件下生成纳米颗粒并聚集成群。
虽然这种方法可以制备大量纳米颗粒,但部分颗粒会结团,形成较大颗粒。
第三部分:黄金纳米颗粒在生物医药中的应用1. 生物成像:黄金纳米颗粒有很强的吸收和散射光线的特性,这使得它们成为可调光学信号的良好体系。
这种特性使得黄金纳米颗粒成为一种重要的生物成像剂,这样在药物传输、疾病诊断和治疗方面都具有广泛的应用。
2. 药物运输:黄金纳米颗粒被广泛用于药物传递领域。
这种颗粒能够自组装成多孔的球状结构,能够容纳化学药物和生物大分子,这样可以保护这些物质,降低毒性,并有利于药物的释放。
3. 医学检测和治疗:黄金纳米颗粒还可以用于医学检测和治疗,例如利用金纳米颗粒生物功能化合物对诊断样本作出快速、灵敏、直观的检测。
并且,黄金纳米颗粒还可以用于癌症和艾滋病等疾病的治疗。
金纳米粒子的合成及应用
金纳米粒子的合成及应用金纳米粒子是指直径小于100纳米的金属粒子。
合成金纳米粒子的方法有多种,包括物理方法和化学方法。
物理方法主要有光辐射法、激光溅射法、电子束法等,化学方法主要有还原法、溶胶-凝胶法、微乳液法等。
还原法是最常用的一种合成金纳米粒子的方法之一。
这种方法是通过将金离子还原为金金属来制备金纳米粒子。
一般情况下,还原剂和表面活性剂被加入到金离子溶液中,在适当的温度和气氛下进行还原反应,即可得到具有良好分散性的金纳米粒子。
溶胶-凝胶法是另一种常见的合成金纳米粒子的方法。
该方法是将金盐与溶胶凝胶剂混合,形成凝胶状物质,然后通过热处理或其他方法将凝胶转化为金纳米粒子。
金纳米粒子具有独特的物理、化学和光学性质,因此在许多领域中有着广泛的应用。
以下是金纳米粒子在一些重要领域中的应用示例:1. 生物医学领域:金纳米粒子作为生物标记物被广泛应用于生物医学成像和诊断中。
其表面的化学修饰和功能化处理使其具有高度选择性和敏感性,能够识别和追踪生物分子,如蛋白质、基因和细胞等,并在肿瘤治疗中用于靶向输送药物。
2. 光学领域:由于金纳米粒子表面的等离子共振效应,它们在光学领域中具有广泛的应用。
金纳米粒子可用作传感器、光学增强剂和表面改性剂等,可用于改善太阳能电池的效率、调控光信号和增强拉曼散射等。
3. 催化剂领域:金纳米粒子由于其特殊的晶格结构和表面活性,可用作高效催化剂。
金纳米粒子能够催化多种反应,如还原、氧化、氢化和重整等。
例如,金纳米粒子催化的氧化反应广泛应用于生物质能源转化和有机合成等领域。
4. 电子器件领域:金纳米粒子在电子器件中的应用也越来越广泛。
它们可用作柔性电子器件中的导电电极和场发射材料,也可用作表面增强拉曼光谱(SERS)传感器中的基底材料,提高传感器的灵敏度和稳定性。
总之,金纳米粒子作为具有独特性质的纳米材料,其合成方法和应用领域都十分丰富。
随着技术和研究的不断发展,金纳米粒子的合成和应用将进一步拓展,并在更多领域发挥重要作用。
金纳米粒子的合成及应用
金纳米粒子的合成及应用金纳米粒子,即由金原子组成的纳米尺寸的颗粒,通常具有较大的比表面积和特殊的光电学性质,具备广泛的应用潜力。
金纳米粒子的合成方法多种多样,常见的有化学还原、光还原、溶液法、微乳液法等。
化学还原法是较为常见的金纳米粒子合成方法之一。
该方法通过在金盐溶液中加入还原剂,如氢气、硼氢化钠、乙二醇等,使金离子还原成金微粒,从而得到金纳米粒子。
溶液中的还原剂浓度、反应温度、pH值等条件均会对合成效果产生影响,进而调控得到所需尺寸、形状和分散度的金纳米粒子。
另一种常用的合成方法是光还原法。
该方法利用光照对金离子进行还原,产生金纳米粒子。
一般而言,需要在反应溶液中加入合适的还原剂和络合剂,并将该混合溶液在适当波长和强度的光照下反应,从而实现金纳米粒子的合成。
这种合成方法具有操作简单、环境友好等优势。
除了上述方法,溶液法和微乳液法等也是金纳米粒子合成的常用方式。
溶液法包括化学溶剂法和热水法。
化学溶剂法主要将金盐溶解于有机溶剂中,然后通过还原剂进行还原得到金纳米粒子;热水法则是在高温条件下,通过加入还原剂和吸附剂来合成金纳米粒子。
而微乳液法则是通过在溶剂中加入适当的表面活性剂和辅助溶剂,形成稳定的微乳液,进而使金盐被还原成金纳米粒子。
金纳米粒子在许多领域具有广泛的应用。
首先,由于金纳米粒子对电磁波具有很强的散射和吸收作用,因此在光学领域得到了广泛应用。
例如,金纳米粒子可用于制备表面增强拉曼光谱(SERS)基底,增强目标物的光信号,广泛应用于分析化学、生物传感、环境监测等领域。
此外,金纳米粒子还可以合成金纳米晶体薄膜,用于太阳能电池、柔性传感器等器件的制备。
其次,金纳米粒子在医学领域也具有重要的应用潜力。
由于金纳米粒子的良好生物相容性和生物稳定性,可以作为药物载体和生物标记物在药物输送、肿瘤治疗和诊断等方面发挥重要作用。
例如,可以将药物包裹在金纳米粒子上,通过控制粒子的尺寸和形状来实现药物的持续释放和靶向输送。
金纳米材料的合成概述
金纳米材料的合成概述纳米材料又称纳米级结构,其广义上指的是在三维空间中,至少有一维处于纳米尺寸范围,因此又称为超精细颗粒材料。
粒子尺寸一般在1~100 nm之间,是处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域,从宏观和微观角度来说,它既非处于宏观又非处于微观系统,而是一种典型的介观系统,从而具有小尺寸效应,宏观量子隧道效应和表面效应。
1. 金纳米的合成方法(1)微乳液法Brust-Schiffrin通过反复实验,于1994年通过以微乳液为介质,制备出既能够溶于有机溶剂,又拥有较好稳定性的纳米金粒子。
(2)晶生长法通常情况下在晶生长法中,金纳米棒的模板采用的是表面活性剂,利用种子生长法来进行制备。
(3)模板法起初,模板法是利用电化学中的镀层方法在聚碳酸酯膜和氧化铝板膜上沉积金,后来,随着技术的发展,该方法不仅应用于纳米复合材料的制备,还能够对用过模板法合成的金纳米棒起到再分散的作用。
由于金纳米棒和氧化铝复合材料在可见光范围内都是透明的,所以想要得到不同程度的颜色复合膜可以通过改变沉积的金纳米棒的长径比来实现。
该方法大致步骤如下:一,将少量的银或者铜电镀到铝板模上作为电化学沉积的传导层;二,使金通过氧化铝纳米孔道进行电化学沉积;三,选择性地溶解氧化铝分子膜和银或者铜的薄膜(反应过程中的稳定剂选择PVP);四,通过超声波或者搅拌,使金纳米棒分散在水或者有机溶剂中。
由于金粒子的直径与氧化铝相同,因此可以通过控制膜孔的直径以达到控制金纳米棒直径的目的。
金纳米管、纳米结构复合材料均可通过该技术来实现。
(4)电化学法该方法的实验装置是由金的金属板做为阳极,相同面积的铂金属板作为阴极组成的电化学电池的构成,生成金纳米棒过程中利用CTAB作为诱导表面活性剂,将电极浸在含有C16TAB和少量C12TAB的电解质溶液中,置于室温下超声,电解前在电解质溶液中加入适量丙酮和环己烷,电解30 min,电流控制在3 mA。
反应过程中金先在阳极形成AuBr4-,然后迅速与阳离子表面活性剂结合并转至阴极被还原。
金纳米粒子的合成与表征
金纳米粒子的合成与表征金纳米粒子是当前材料科学领域研究的热点之一,其在生物医药、催化、传感等领域均有广泛的应用。
本文将着重探讨金纳米粒子的合成与表征方法。
一、合成方法金纳米粒子的合成方法多种多样,常见的有化学还原法、溶剂热法、微乳法、溶胶凝胶法等。
其中,化学还原法是最常用的方法之一。
在该方法中,通常使用还原剂如氢气、NaBH4等将金离子还原成金原子,形成金纳米粒子。
此外,溶剂热法则是将溶剂中的金离子在高温条件下还原成金纳米粒子。
微乳法则是在水油两相微乳中还原金离子,形成均匀分散的金纳米粒子。
二、表征方法合成得到金纳米粒子后,需要对其进行表征以确定其形貌、尺寸、结构、表面性质等。
常用的表征方法包括透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)等。
透射电子显微镜是观察金纳米粒子形貌和尺寸的重要工具,通过高分辨率的TEM图像可以直观地看到金纳米粒子的形貌和尺寸。
扫描电子显微镜则可以用于观察金纳米粒子的表面形貌。
X射线衍射可以确定金纳米粒子的晶体结构,而红外光谱则可用于表征金纳米粒子表面的化学成分。
三、金纳米粒子的应用金纳米粒子具有优异的光学、电化学性能,在生物医药、催化、传感等领域有广泛的应用。
在生物医药领域,金纳米粒子被广泛应用于肿瘤治疗、药物输送、生物探针等方面。
在催化领域,金纳米粒子可作为高效的催化剂,用于燃料电池、有机合成等反应中。
在传感领域,金纳米粒子可应用于光学传感、电化学传感等领域,具有灵敏度高、响应速度快等优点。
综上所述,金纳米粒子的合成与表征是研究金纳米材料的重要环节,通过合适的合成方法和表征手段,可以获得具有优异性能的金纳米粒子,为其在各领域的应用提供了有力支持。
Gold nanoparticles have been studied extensively in the field of materials science. The synthesis and characterization of gold nanoparticles are important aspects of research in this area.One of the common methods for synthesizing gold nanoparticles is chemical reduction. In this method, a reducing agent such as hydrogen or NaBH4 is used to reduce gold ions to gold atoms, forming gold nanoparticles. Another method, solvent thermal synthesis, involves reducing gold ions in a solvent at high temperatures to produce gold nanoparticles. Microemulsion synthesis, on the other hand, involves reducing gold ions in a water-oil microemulsion to obtain uniformly dispersed gold nanoparticles.After synthesizing gold nanoparticles, it is necessary to characterize them to determine their morphology, size, structure, and surface properties. Common characterization techniques include transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and infrared spectroscopy (IR). TEM is an important tool for observing the morphology and size of gold nanoparticles, while SEM can be used to study the surface morphology of gold nanoparticles. XRD can identify the crystal structure of gold nanoparticles, and IR spectroscopy can characterize the chemical composition of the nanoparticles.Gold nanoparticles possess excellent optical and electrochemical properties and have a wide range of applications in biomedicine, catalysis, sensing, and other fields. In biomedicine, gold nanoparticles are used in tumor therapy, drug delivery, and bioimaging. In catalysis, gold nanoparticles serve as efficient catalysts for fuel cells, organic synthesis, and other reactions. In sensing applications, gold nanoparticles are used in optical and electrochemical sensors due to their high sensitivity and fast response time.In conclusion, the synthesis and characterization of gold nanoparticles are important aspects of research in the field of nanomaterials. By employing appropriate synthesis methods and characterization techniques, researchers can obtain gold nanoparticles with excellent properties for various applications in different fields.。
金纳米的合成及应用
金纳米的合成及应用金纳米是指尺寸在纳米尺度范围内的金微粒,一般指直径小于100纳米的金颗粒。
金纳米具有较大的比表面积和独特的物理、化学性质,使其在许多领域具有重要的应用价值。
金纳米的合成方法分为化学还原法、生物还原法、物理方法等多种方式。
下面将分别介绍金纳米的合成方法和应用。
一、金纳米的合成方法:1. 化学还原法:化学还原法是制备金纳米最常用的方法之一。
通过还原金盐溶液中金离子,可得到金纳米颗粒。
常见的还原剂有氢气、还原糖、硼氢化钠等。
该方法操作简单、成本低廉,可以控制金纳米颗粒的尺寸和形貌。
然而,化学还原法合成的金纳米往往需要使用有毒的还原剂,且合成过程中产生的废液处理不易。
2. 生物还原法:生物还原法利用微生物、植物或其代谢物来还原金离子,制备金纳米。
这种方法具有环境友好、生物可降解等优点。
目前,微生物合成金纳米的方法较为成熟,可以利用细菌菌株、酵母菌等微生物来合成金纳米。
植物合成金纳米的方法则包括提取植物组织中的金还原酶或利用植物提取物还原金离子。
3. 物理方法:物理方法包括热蒸发法、溅射法、溶液凝结法等。
例如,热蒸发法通过将金属蒸发到惰性气体或真空中,形成金膜,再利用物理方法将金膜剥离成纳米粒子。
这种方法合成的金纳米具有较高的结晶度和尺寸均一性。
二、金纳米的应用领域:1. 生物医学应用:金纳米在生物医学领域具有广泛的应用前景。
金纳米可以用作生物传感器,通过与生物分子的相互作用来检测疾病标志物。
此外,金纳米还可以用于癌症治疗方面,利用其在近红外光区域的表面等离子体共振效应,实现光热疗法,对肿瘤进行精确治疗。
2. 光学应用:金纳米具有表面等离子体共振效应,可以吸收和散射光线。
因此,在光学领域有着广泛的应用。
例如,金纳米可以用于增强拉曼散射光谱的灵敏度,用于检测微量物质。
此外,金纳米还可以用于光学透射电子显微镜(OTEM)等像超分辨显微技术,实现纳米尺度的成像。
3. 催化应用:金纳米具有优异的催化性能,可以用于催化反应。
纳米金粒子的制备及其应用研究
纳米金粒子的制备及其应用研究纳米金粒子是一种比一般金颗粒更小的微粒,通常不超过100纳米(1纳米=10的-9次方米)。
纳米金粒子制备技术已成为化学、物理、生物和医学等多领域研究的焦点。
在这篇文章中,我们将探讨纳米金粒子的制备方法和其在不同领域的应用。
纳米金粒子的制备方法纳米金粒子的制备方法有许多种,下面我们介绍其中几种比较常见的方法。
1. 化学还原法化学还原法是一种简单、高效和可控的方法,通过还原金离子溶液来制备金纳米粒子。
这种方法需要较少的前期准备和设备,并能得到较窄的分散度和较小的尺寸分布。
但化学还原法的缺点是其制备的纳米金粒子通常需要表面修饰才能稳定,否则它们会在溶液中迅速聚集。
2. 溶剂热法溶剂热法通常使用有机溶剂作为反应介质,在一定的温度和条件下,在其中溶解金离子并在还原剂存在条件下还原产生金纳米粒子。
这种方法可用于制备不同尺寸和形状的纳米金粒子。
与其他方法相比,溶剂热法能够产生自催化的还原剂反应,从而加速反应速度,提高金粒子的生长速率。
3. 微乳法微乳法通常使用有机溶剂和表面活性剂作为反应介质,在水相和油相之间形成微小的胶体结构。
通过在微乳液体系中添加还原剂和金离子,可以制备出各种形状和尺寸的纳米金粒子。
微乳法可以获得非常均匀的纳米金粒子,且粒径分散较小,质量较稳定。
纳米金粒子的应用1. 生物传感器由于纳米金粒子的独特性质,如高比表面积、高化学稳定性和可调基性等特点,使得它们成为生物传感器的理想候选材料。
纳米金粒子的表面可以修饰各种生物分子,如蛋白质和DNA,从而可检测生物标记物和细胞相互作用,并实现快速、敏感和特异的诊断应用。
2. 医学成像还原型纳米金粒子可以通过光学和磁共振成像技术进行检测,使其在医学成像中得到广泛应用。
纳米金粒子具有较好的生物相容性和组织渗透性,能够增加成像对比度和减少机械刺激,比传统成像材料具有更广阔的应用前景。
3. 催化剂纳米金粒子对电化学、光催化和热催化等反应具有优异的催化性能,这使其成为许多反应的理想催化剂。
纳米粒子合成方法
纳米粒子合成方法纳米粒子是具有纳米级尺寸的微粒,具有较大的比表面积和特殊的物理、化学特性,因此在材料科学、医学、能源等领域具有广泛的应用前景。
合成纳米粒子是研究人员必须面对的关键问题之一,因为合适的合成方法不仅能够精确控制纳米粒子的形状、大小和组成,还能够影响其物理化学性质和应用效果。
本文将介绍几种常见的纳米粒子合成方法。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的纳米粒子合成方法,通过溶液中的化学反应使溶胶逐渐形成凝胶,然后通过干燥和煅烧等步骤制备纳米粒子。
这种方法可以通过控制溶胶溶液中的化学成分和条件来调控纳米粒子的形状和尺寸。
例如,通过溶胶-凝胶法可以合成金属纳米粒子、氧化物纳米粒子等。
2. 热分解法热分解法是一种利用热能将金属盐类或金属有机络合物转化为金属纳米颗粒的方法。
通常使用高温和惰性气氛来控制热分解反应。
这种方法可以实现对纳米粒子形貌和尺寸的精确控制。
例如,通过调节反应温度和时间,可以合成球形、棒状或片状的金属纳米粒子。
3. 水热法水热法是一种利用水热条件下的化学反应来制备纳米颗粒的方法。
该方法常用于合成金属氧化物纳米颗粒和碳基材料。
在高温高压的水热环境下,溶液中的化学物质会在一定的时间内发生反应,从而合成所需的纳米颗粒。
纳米颗粒的形貌和尺寸可以通过调节反应条件和反应时间来实现。
4. 水相/油相界面法水相/油相界面法是一种通过油相与水相的界面上发生的反应来制备纳米颗粒的方法。
通常使用表面活性剂作为界面剂来调控纳米颗粒的大小和形貌。
在水相/油相体系中,溶剂中的油相可溶解或包裹微量的金属形成一种包裹形态,然后在界面上通过还原反应形成纳米粒子。
这种方法可以合成具有特定形状和空腔的纳米颗粒。
5. 生物法生物法是利用生物体或其生物产物作为模板或催化剂来合成纳米材料的方法,它具有绿色环保的优势。
例如,使用细菌、病毒和酵母等生物体可以直接将金属离子还原为相应的金属纳米颗粒。
此外,还可以利用生物产物中的特殊结构和功能,如基因工程、合成生物学等技术来合成具有特殊形貌和特性的纳米颗粒。
金纳米粒子的制备方法
金纳米粒子的制备方法由于不同状态的纳米粒子的性质有较大的差异,故人们已经尝试很多方法用简单和多样的合成方法制备特定形貌和大小的金纳米粒子,如纳米线、纳米棒、纳米球纳米片和纳米立方。
下面将介绍下目前合成金纳米粒子最常用的方法。
1梓檬酸盐还原法目前在众多的合成金纳米粒子方法中,最方便的方法是还原Au的衍生物。
很长的一段时间最流行的方法是在1951年Turkevitch提出的水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4的方法,可得到20mn左右的金纳米粒子。
金纳米粒子在水溶液中合成的方法主要分为三个步骤:第一,金的盐溶液在适当的溶液中分解;第二,在某种还原剂中还原金的盐溶液;最后,在稳定剂中合成稳定的金纳米粒子。
目前,最流行的制备金纳米粒子的方法是在加热的条件下,在水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4。
对于这个方法,通过改变金的浓度和梓檬酸盐的浓度,可以制备出大量的平均粒度的金纳米粒子。
2 Brust-Schiffrin法:两相合成并通过硫醇稳定人们于1994年提出了合成金纳米粒子的Brust-Schiffrin方法。
由于热稳定合成方法简单易行,在不到十年的时间内,此方法在所有领域都有重要的影响。
金纳米粒子在有机溶剂中能分散和再溶解,并且没有不可逆的团聚或分解。
作为有机分子化合物,它们能很容易的控制和功能化。
Faraday的两相合成体系给予合成技术一定的启发,由于Au和S的软性质,这种方法便利用硫醇配体强烈绑住金。
四正辛基溴化按作为相转移试剂将AuCV转移到甲苯溶液中,并用NaBH4在正十二硫醇中还原AuCLT。
在NaBH4还原过程中,橙色相在几秒内向深棕色转变(图1):图1 Au化合物在硫醇溶液中被还原,其Au纳米粒子表面被有机外壳所覆盖其反应机理如下:3其它含硫配体其它含硫配体已经用于稳定金纳米粒子,如黄酸盐和二硫化物等。
二硫化物不如硫醇的稳定,但是在催化方面有明显的效果。
同样,硫醚不能很好的约束金纳米粒子,但是Rheinhout 团队利用聚硫醚就能很好的解决这个问题。
一种纳米金颗粒的制备方法
说明书摘要本发明公开了一种纳米金颗粒的制备方法,其步骤如下:(1)在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、硼氢化钠溶液,得到老化的种子溶液;(2)在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、溴化钠溶液、抗坏血酸溶液,得到生长溶液1;(3)在去离子水中加入氯金酸溶液、CTAC、溴化钠溶液、抗坏血酸溶液,得到生长溶液2;(4)取(1)中的老化好的种子溶液加入到(2)中的生长溶液1,反应完全后得一次生长的Au纳米颗粒分散溶液;(5)取(4)中的溶液加入到(3)中的生长溶液2,反应完全后得二次生长的Au纳米颗粒分散溶液,即为最终的Au纳米颗粒。
本发明以水为基液,具有经济性好、操作简单、分散性好的优点,所获得的产品粒径大小比较均匀,且可控,从10 nm到100 nm均可获得。
权利要求书1、一种纳米金颗粒的制备方法,其特征在于所述方法步骤如下:(1)在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 0.2 ml氯金酸溶液,然后加入0.01 ~1 g CTAC,与氯金酸溶液混合后均匀后,再加入0.01 ~ 1 mL硼氢化钠溶液,摇晃10 ~ 20 s将溶液混合均匀,静置30 ~ 60 min 后得到老化的种子溶液;(2)在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 1 ml氯金酸溶液,然后加入0.01 ~1 g CTAC,再加入0 .001~ 0.01 mL溴化钠溶液,超声震荡0.5 ~ 5 min将溶液混合均匀,接着加入0.01 ~ 1 mL抗坏血酸溶液,摇晃30 ~ 60 s使溶液混合均匀后得到无色透明的生长溶液1;(3)在5~20 ml去离子水中加入0.001 ~ 1 ml氯金酸溶液,然后加入0.01 ~1 g CTAC,再加入0.001 ~ 0.01 mL溴化钠溶液,超声震荡0.5 ~ 5 min将溶液混合均匀,接着加入0.001 ~ 1 mL抗坏血酸溶液,摇晃30 ~ 60 s使溶液混合均匀后得到无色透明的生长溶液2;(4)取(1)中的老化好的种子溶液1 ~ 100 μL加入到(2)中配置好的生长溶液1,摇晃10 ~ 20 s使溶液混合均匀后,在30 ℃条件下放置5 ~ 30 min使其反应完全,得一次生长的Au纳米颗粒分散溶液;(5)取(4)中的溶液1 ~ 100 μL加入到(3)中配置好的生长溶液2,摇晃10 ~ 20 s使溶液混合均匀后,在30 ℃条件下放置10 ~60 min使其反应完全,得二次生长的Au纳米颗粒分散溶液,即为最终的Au纳米颗粒。
金纳米颗粒的合成
目录摘要 (2)Abstract (4)1.引言 (5)1.1. 传统实验方法 (5)1.2. 基于纳米颗粒的实验方法 (5)1.3. FRET和NSET (5)1.4. 捕光材料—共轭聚合物 (6)1.5. 实验机理 (7)1.5.1嵌入染料TO (7)1.5.2阳离子共轭聚合物PFP (7)1.5.3 实验过程 (9)2.实验部分 (9)2.1. 实验材料 (9)2.2. 表征 (10)2.3. 金纳米颗粒的合成 (10)2.4. 金纳米颗粒的表面功能化 (111)2.5. 金纳米颗粒表面DNA的固定 (12)2.6. 表面固定DNA的GNPs的杂化 (12)2.7. TO和PFP的NSET实验 (12)2.8. 一个碱基不匹配的双链DNA S1核酸酶切反应的分析 (13)3.实验结果及分析 (13)3.1. 以CPPs/GNPs/dsDNA复合物进行的核酸酶探测 (13)3.1.1. PFP量的优化 (13)3.1.2. GNPs-DNA量的优化 (14)3.1.3. S1核酸酶探测 (16)3.2. 以CPPs/TO/GNPs-dsDNA复合物进行的核酸酶探测 (16)3.2.1. PFP量的优化 (17)3.2.2.S1核酸酶探测 (18)3.3. 用PG作为荧光探针 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (24)摘要我们使用共轭高分子/金纳米颗粒/染料标记的DNA复合物发展了S1核酸酶的一种新型检测方法,此方法利用了金良好的荧光淬灭性质和共轭高分子的信号放大特性。
这种方法是由于纳米材料表面能量转移(NSET)中,能量从供体分子到纳米颗粒表面的转移遵循可预测的约为70-100nm的距离。
在此过程中,由于从共轭高分子到嵌入染料进而到金纳米颗粒表面的NSET,不存在S1核酸酶的情况下将观察不到嵌入染料的荧光信号。
而存在S1核酸酶的情况下,双链DNA被切离金纳米颗粒的表面,NSET过程中断,从共轭高分子到嵌入染料高效的荧光共振能量转移所得的嵌入染料的荧光得以恢复。
金纳米颗粒的合成方法
金纳米颗粒的盐酸羟胺种子合成法摘要:本文描述了粒径在30nm到100nm的金纳米颗粒合成方法。
通过种子生长法盐酸羟胺作为还原剂合成不同大小的金纳米颗粒。
其大小由种子和氯金酸的浓度决定。
此方法合成的金纳米颗粒单分散性优于柠檬酸钠作还原剂的一步合成法。
重要的是,表面被修饰过的金纳米颗粒也可通过上述方法长大。
许多科学家和工程师都在关注金纳米颗粒的特殊的物理性质。
在颗粒组装和膜的形成方面,单分散的金纳米颗粒有着很重要的地位。
厚度为45-60nm的金膜表现出角度相关的等离子体共振。
柠檬酸钠合成的10-20nm金纳米颗粒单分散性很好。
但是此方法合成的更大的金纳米颗粒(粒径在40nm到120nm)单分散性变差,其颗粒浓度小,而且颗粒的真实粒径与预测的粒径相差比较大。
我们所提供的方法是通过种子生长发盐酸羟胺还原氯金酸合成金纳米颗粒。
在热力学上,盐酸羟胺是能够还原氯金酸为金单质,金纳米颗粒表面可以加速这个反应的发生。
这样,实现了成核和生长两个阶段分离,如图1。
此方法的优势在于:ⅰ此方法合成的金纳米颗粒单分散性优于Frens的柠檬酸钠合成法合成的;ⅱ能很好的预测金纳米颗粒的粒径;ⅲ能很好的应用到表面修饰的金纳米颗粒。
图1 金纳米颗粒的生长过程紫外吸收光谱可以很好监测金纳米颗粒合成的整个过程。
图2表明加入17nM,12nm的种子后,盐酸羟胺与氯金酸反应的过程。
上面的吸收光谱是以10s 的间隔记录的,金纳米颗粒的等离子体共振峰的强度增长很明显。
这些改变可能是颗粒增长或者新的金纳米颗粒的形成引起的。
下面的吸收光谱是氯金酸和盐酸羟胺混合物30min前后的紫外吸收光谱。
没有出现金纳米颗粒的紫外吸收峰,说明没有新的金纳米颗粒核生成。
因此,在520nm金纳米颗粒的吸收峰增强是由于金纳米颗粒的长大。
小的吸收峰是棒状金纳米颗粒形成造成的。
在大约2min后,金纳米颗粒的吸收峰强度达到最大值。
再加入一定量的氯金酸后,30s的间隔记录表明颗粒继续增长。
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1 金纳米粒子的合成方法
1.1 物理法
物理法即采用高能消耗的方式将块体金细化成为纳米级小颗粒,主要包括块状固体粉碎法(又称为磨球法或机械研磨法)、气相法、电弧法、金属蒸汽溶剂化法、辐照分解和热分解等。
辐照分解包括近红外辐照和紫外辐照。
近红外辐照通过使硫醇包裹的纳米粒子的粒径变大,从而可以获得粒径较大的金纳米粒子;紫外辐照通过影响种子和胶束的协同作用,从而控制金纳米粒子的合成。
另外,激光消融通过对温度、反应器位置、异丙醇用量、超声场等实验条件的控制,可以合成形貌,粒径不同的金纳米粒子。
总之,金纳米粒子合成的关键在于同时精确地控制其尺寸和形貌。
通过物理法制备的金纳米粒子虽然纯度较高,但其产量低下,设备成本极高。
1.2 化学法
化学法主要是以金盐为原料,利用还原反应生成金纳米粒子,在形成过程中通过控制粒子的生长从而控制其尺寸。
化学法主要包括水相氧化还原法、相转移法(主要为Brust法)、晶种生长法(又称种金生长法)、模板法、反相胶束法、湿化学合成法、电化学法、光化学法。
相对物理法而言,化学法制备金纳米粒子所得到的产物粒径均匀、稳定性高,并且易于控制形貌,是最为方便和经济的方法。
1.2.1 水相氧化还原法
水相氧化还原法合成金纳米粒子主要是指在含有Au3+的溶液中,利用适当的还原剂(例如鞣酸,柠檬酸等,还原剂的选择根据所要合成的金纳米粒子的粒径而定),将Au3+还原成零价,从而聚集成粒径为纳米级的金纳米粒子。
常见的方法有AA还原法、白磷还原法、柠檬酸钠还原法和鞣酸-柠檬酸钠还原法。
制备粒径在5~12nm的金纳米粒子,一般采用AA还原或白磷还原HAuCl4溶液;制备粒径在大于12nm的金纳米粒子,则采用柠檬酸钠还原HAuCl4溶液。
柠檬酸钠法还原Au3+合成金纳米粒子是最早且应用最为广泛的方法。
1951年,Turkevitch首次报道了柠檬酸钠还原HAuCl4溶液的方法制备金纳米粒子,其粒径分布在20nm左右。
基于此,Frens发现,通过控制柠檬酸钠和金的比率来控制金纳米粒子的形成,从而可以得到特定尺寸(粒径可以控制在16~147 nm)的金纳米粒子。
经典的Frens法至今仍得到了广泛的使用,用于保护和稳定金纳米粒子的柠檬酸根与金纳米粒子的结合能力较弱,易于被其他稳定剂所取代,因此可用于分析DNA,从而扩大了金纳米粒子的应用领域。
1.2.2 晶种生长法
晶种生长法(又称种金生长法或种子生长法)是以已合成的金纳米粒子作为晶种,用还原剂还原带有晶种的HAuCl4溶液,使还原的金不单独成核,继而在晶种表面继续生长,从而生成大粒径的金纳米粒子。
此方法首先采用柠檬酸钠法制备金纳米颗粒,然后以此为晶种,加入氯金酸和羟胺,可以通过改变晶种与HAuCl4比率来控制粒径,不改变溶液浓度的情况下,利用晶种生长法合成金纳米粒子。
该方法的第一步是合成尺寸较小的金纳米颗粒,然后以其作为成核中心,合成大尺寸的金纳米颗粒(图3.1.1)(图3.1.1)。
图3.1.1 使用晶体生长法,经过14步反应,金纳米颗粒的尺寸从8 nm增加到181nm 该方法产量大、成本低、易于制备,在制备过程中可以有效避免二次成核,使粒径分布更加均匀,但生产效率低下,设备能耗较大,对金纳米粒子粒径的控制不够精确,适于对产品要求低的大批量生产。
1.2.3 模板法
模板法是利用具有介孔或微孔的纳米材料作为模板,结合化学沉积,电化学沉积等各种沉积技术,在孔中进行还原反应,使金原子或离子沉积在模板的孔壁上,从而生成金纳米颗粒、纳米棒、纳米丝或纳米管。
该方法通常以二氧化硅微孔材料或高分子介孔材料为模板,通过对模板尺寸的控制,从而易于控制纳米粒子的尺寸和形貌,所制备的纳米颗粒的结构特征类似于模板的孔腔结构,因此具有良好的均一性。
1.2.4 相转移法
相转移法也叫硼氢化钠还原法,又称Brust-Schiffrin法,一般用于合成10 nm以下的小粒径金纳米颗粒。
该方法的重复性好,合成的金纳米颗粒易分离、无不可逆聚集。
相转移法是指用表面活性剂将制备的无机胶体进行处理,其同时存在于有机相和水相的双相系统,经过脱水、脱有机溶剂,通过表面活性剂实现相转移,并且表面活性剂可以形成胶束,为金纳米颗粒的生成提供了微环境,从而制得粒径均匀、分散性好、回收率高的金纳米粒子。
1993
年,Mulvaney首次提出了以烷基硫醇作为稳定剂制备金纳米粒子的思想。
随后,Brust在借鉴此方法的基础上,于1994年提出利用硫醇稳定金纳米粒子的合成方法。
Brust法是指存在硫醇类物质的反应溶液中,还原氯金酸从而制得金纳米粒子。
在制备过程中,根据溶液体系的不同,Brust法可分为单、双相法。
单相法利用水和乙醇作为溶剂,采用含有羟基或羧基的化合物作为配体。
该方法制得的金纳米粒子稳定性高,利于进一步修饰;双相法采用氯金酸水溶液与甲苯混合形成双相体系,随后通过剧烈搅拌将氯金酸转移到有机溶剂中,最后将还原剂NaBH4和稳定剂烷基巯醇加入至反应体系中,从而还原出金纳米粒子。
在该方法中,通过控制稳定剂、还原剂和金离子之间的比率来控制金纳米粒子的粒径。
Brust法合成的纳米粒子尺寸可控(粒径分布1.5~5.2 nm),热稳定性好,分散度较高,易溶于普通溶剂中且不易发生聚沉或分解,因此易于利用有机分子或化合物对其进行修饰或功能化。
但通常情况下,由于金纳米晶受硫醇类物质的钝化作用强烈,导致制备的金纳米晶尺寸较小。
1.2.5 反胶束及微乳液法
反胶束及微乳液法又称为反相胶束法或微乳液法,是由表面、助表面活性剂、有机溶剂和水溶液组成各向同性的热力学稳定的分散体系。
将表面活性剂溶解于有机溶剂中,当浓度超过其临界胶束浓度后,就会形成胶束。
此时的胶束亲水极
性头向内,疏水有机链向外,因此称之为反相胶束。
其粒径小于10 nm时称为反胶团,粒径在10~100 nm时称为W/O型微乳。
微乳液的组成控制了金纳米粒子的粒径,当两个反胶团或微乳进行混合后,因胶团颗粒的碰撞,颗粒间物质发生交换,在胶团或微乳的水核内发生化学反应,因此水核的大小控制了颗粒尺寸,所以可以通过调节反胶团和微乳液的浓度来控制粒径。
反胶束及微乳液法制备的金纳米粒子表面包裹着一层表面活性剂,其作用为阻止粒子聚沉或团聚,从而获得分散性好,粒径分布均匀的金纳米粒子。
该方法易于操作,装置简单,合成颗粒尺寸可控。
但实验过程中对表面活性剂的使用量较大、成本高、产量低。
1.2.6 微波合成法
微波合成法是利用微波辐射均匀加热,使金离子与还原剂发生反应,从而制得金纳米粒子。
在微波合成法中,由于极性分子在微波场中剧烈运动,迅速被加热,使得反应速度很快。
在微波辅助加热条件下反应,金纳米粒子在90 s内立即生成,与常规加热方式相比,微波加热更为均匀、快速、节能、穿透力高,并且微波不易破坏化学键,所产生的电场强度十分微弱,化学平衡不会遭到破坏。
所获得的金纳米粒子尺寸小、粒径分布窄、纯度高且催
化性能良好,因此,微波合成纳米粒子已受到广泛应用。