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1、106化学工程与装备周丽秀：陕西省凤县双唐红地区金水文地球化学特征及其找矿标志Chemical Engineering & Equipment2011 年 第 4 期2011 年 4 月专专论论综综述述金纳米棒制备综述金纳米棒制备综述范艳平（重庆大学化学化工学院，重庆 400044）摘 要摘 要：金纳米棒(gold nanorods，GNRs)是一种胶囊状的金纳米颗粒，具有一个横向等离子共振吸收峰和一个纵向等离子共振吸收峰 。文章对金纳米棒的制备方法进行了综述，包括晶种生长法，模板法，电化学法和光化学法，并对各方法的优缺点做了评价。关键词关键词：金纳米棒；等离子共振吸收；十六烷基三甲基溴化铵；
2、引言引言金纳米棒(gold nanorods，GNRs)是一种胶囊状的金纳米颗粒， 比球形金纳米粒子具有更为奇特的光电性质， 金纳米棒具有一个横向等离子共振吸收峰(transverse surfaceplasmon resonance，TSPR)和一个纵向等离子共振吸收峰(longitudinal surface plasmonresonance，LSPR)，分别对应其横轴和纵轴两个特征尺寸， 纵轴长度和横轴直径之比为金纳米棒的长径比(aspect ratio，AR)。改变实验条件可以制备长度、长径比可调的金纳米棒。通过改变金纳米棒的长径比， 其 LSPR 可从可见光区向近红外光(NIR)区调
3、控，而在近红外波长范围通过人体组织的光学透射是最理想的， 金纳米棒为自由进入近红外光区提供了一条有效途径。 同时， 金纳米棒的 LSPR 对周围环境的介电常数十分敏感， 金纳米棒应用于非标记传感器方面有很大的优势。 其独特的可调的表面等离子共振特性以及合成方法简单、化学性质稳定、产率高等优点，使其在材料学、生物医学以及疾病诊断和治疗等方面的应用越来越广泛。 如应用于纳米材料组装、DNA和氨基酸检测、抗原识别、癌细胞成像和光热治疗等领域。1 金纳米棒的制备1 金纳米棒的制备近年来,对于金纳米棒的合成已经研究出来许多有效的方法。主要分为晶种生长法，模板法，电化学法和光化学法等不同方法制备出分散性好
4、颗粒均匀的金纳米棒。1.1 晶种法晶种法是使用最为广泛的在金纳米棒的合成方法。 晶种可以是球型金纳米粒子， 或者是短的金纳米棒。 晶种法合成金纳米棒可以分为三个步骤：晶种的制备、生长液的配置、金纳米棒的生成。El-sayed1等分别就短和长的金纳米棒合成做了相当详细的研究， 首先在强搅拌的情况于一定量十六烷基溴化铵（CTAB）与氯金酸（HAuCl4)混和溶液中加入硼氢化钠（NaBH4）溶液。制得晶种，然后在已配置好的含有 HAuCl4、硝酸银（AgNO3） ，CTAB和抗坏血酸（AA）的混合溶液中加入一定量晶种子溶液， 再控制条件让其生长成短的金纳米棒， 在生长过程中纳米棒的纵横比可以通过改变
5、晶种与金属盐的比例进行控制。在随后的研究中,通过调节溶液的 pH 也可改善纳米棒的合成。对于长的金纳米棒的制备，侧需使生长液中同时存在一定比例的 CTAB 与 BDAC。另外通过控制 CTAB 浓度,也能进一步还原并获得高纵横比的金纳米棒。而 Danielle K. Smith2等报道应用不同厂家生产的CTAB,都会对金纳米棒的制备产生影响。 一定范围内 Ag+的加入量能控制金纳米棒的纵横比， 提高金纳米棒的产率。 这种方法设备要求低， 制备过程简单， 改变反应物浓度就可改变纵横比，使用最广泛。1.2 模板法模板法主要是以多孔氧化铝薄膜做模板， 通过电化学沉积的方法将 A()离子在薄膜的孔道内
6、还原，空间受限生长形成金纳米棒，然后在加入保护剂的情况下用 NaOH 溶液中溶解除去氧化铝模板， 经过超声分散后即可获得单分散性的金纳米棒。Martin3等人首先提出模板法合成金纳米棒。这种方法主要是将金通过电化学沉积到纳米级多孔渗水的聚碳酸酷或氧化铝膜上的小孔内， 随后将模板溶解即可得到金纳米棒。 金纳米棒的直径和长度分别由模板的孔径和膜孔中沉积的金的量进行控制。 模板法的优点在于通过控制孔道的长度和直径， 同时调节电化学沉积时间能有效控制金纳米棒的纵横比,但是该法操作繁杂,影响因素较多且产率往往较低。1.3 电化学法金纳米棒电化学合成法是在电解池中以金片作阳极、 铂片作阴极,将两电极浸入含
7、有阳离子表面活性剂 CTAB 和助表面活性剂四辛基溴化胺(TCAB) （下转第（下转第 4343 页）页）10111213141515林光地：无水氟化氢生产装置自动化改造万能调理模板开关量输入输出混合调理模板单路全隔离万能 AI 模块单路全隔离电流 AO 模块8 路 AIO/16 路 DIO 通用型转接端子盒16 路开关量输入转接端子盒16 路开关量输出转接端子盒（16 路继电器，10A，常开常闭触点）块块块块块块块52621092243（3）主机及配置：监控系统主要由 1 台工程师站兼操作员站、1 台操作员站及 1 台打印机构成。操作员站和工程师站采用 P4 2.8G/512M 内存/160
8、G 硬盘/刻录光驱/光电鼠标;DELL: 22”液晶显示器。3.6 其它仪表设计选型由于是属于改造项目，其它现场仪表（如流量计、温度测量、 调节阀等） 都是利用原来的仪表设备， 不再一一介绍。流量计选用电磁流量计，主要用于测量浓硫酸和发烟流酸，测量效果还行。4 结束语4 结束语经过改造后的装置运行情况良好， 使自动化控制水平上了一台阶， 大大减小由于人为操作不当， 而引发的恶性事故。自动化改造作为化工企业一次性投入很高的固定资产投资项目因后期对企业安全生产方面的贡献而被认可。参考文献参考文献1 安监总管三2009116 号.2 闽安监管三200984 号.3 浙江正泰中自控制工程有限公司. S
9、unyTDCS9200 集散控制系统用户手册.4 王发兵, 张同科, 周江萍. 石油化工自动化.5 陆德民, 张振基, 黄步余. 石油化工自动控制设计手册. 3 版. 北京:化学工业出版社, 2000.（上接第（上接第 106106 页）页）的电解质溶液中,在超声和控温条件下电解。此时金从阳极溶出并于阴极- 电解质溶液界面还原形成金纳米粒子;CTAB不仅起支撑电解质的作用,而且作为棒状胶束模板能防止金纳米粒子的聚集凝聚,TCAB 则起到诱导金纳米棒的形成,二者的比例决定着纳米棒的纵横比。Wang4 等首先阐述了金纳米棒电化学合成路线这种方法能制备高产率的金纳米棒。电化学合成法制备金纳米棒颗粒均
10、匀，形貌可控，但是全部的机理和银离子的作用还没有完全清楚。1.4 光化学法Franklin Kim5等采用十六烷基溴化铵-四十二烷基胺氯金酸模板剂水溶液体系,加入一定量丙酮和环己胺，其作用是松开胶束结构,有利于金纳米棒的生成，加入不同量的 AgNO3溶液，紫外照射(254nm)一段时间（30h）就能够获得纵横比均一、分散良好的金纳米棒。该法的合成过程中,Ag+对棒状金纳米粒子的形成起到相当重要的作用:无Ag+存在时仅能形成金纳米粒子；随着 Ag+用量量增加,形成的金纳米棒的直径减小,而纵横比有所增加。杨培东等人使用光化学合成法制备金纳米棒。 在银离子存在下， 使用 CTAB和四(十二烷基)嗅化
11、按(TC12AB)双表面活性剂作为胶束，再在 254nm 紫外灯(420w/cm2，)下照射 30 小时来还原1 Huang X, E-Sayed I H, Qian W, et al. J. Am. Chem.Soc, 2006,128:2115-2120.2 Danielle K. Smith and Brian A. KorgelThe Importanceof the CTAB Surfactant on the ColloidalSeed-Mediated Synthesis of Gold NanorodsJ.Langmuir, 2008,24:644-649.3 Martin,C
12、.R. Nanomaterials:A Membrane-BasedSynthetic Approach.Scienee,1994,266:1961-1966.4 Chang,S- S;Shih,C- W.:Chen,C- D.;Lai,W.- C.;Wang,C.R.C.TheShapeTransitionofGoldNanorods.Langmuir,1999,15:701-709.HAuCl43H20。体系中通过控制银离子的浓度可以改变金纳米棒的纵横比。2 展望2 展望目前还有一些新的制备金纳米棒的方法， 如结合化学和光化学方法制备金纳米棒。有望实现金纳米棒的大规模生产。参考文献参考文献
