金纳米棒有哪些合成方法

金纳米棒的合成方法多样，其中较常用且可精准调控形貌的方法是晶种生长法（CTAB辅助抗坏血酸还原法），此外还有硬模板法、光化学合成法、电化学方法等。

晶种生长法

• 基本原理：在生长液中加入一定量的球形金纳米颗粒晶种（小于4nm），在表面活性剂、银离子和弱还原剂的作用下，金离子缓慢地被还原并以晶种颗粒作为纳米晶体各向异性生长的核，定向生长为一定长径比的金纳米棒。

• 合成步骤：

1. 晶种制备：以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）或柠檬酸钠为保护试剂，用强还原剂（如$NaB{H}_4$）还原$HAuC{l}_4$，合成3-5nm的金纳米晶种。

2. 生长液配置：在含有表面活性剂CTAB、金属前驱体$HAuC{l}_4$、形貌调控剂$AgN{O}_3$的生长溶液中，加入弱还原剂抗坏血酸（AA）。

3. 金纳米棒生成：将晶种溶液加入生长液中，诱导金纳米棒生长。

硬模板法

• 基本原理：利用刚性模板的几何约束引导材料生长，模板孔径直接决定产物尺寸，孔道形态决定产物形貌。

• 合成步骤：

1. 模板选择与处理：常用氧化铝模板（孔径范围5-200nm）或聚碳酸酯模板（孔径50-800nm）。碳模板需经酸处理改善表面润湿性，促进前驱体溶液渗透。

2. 前驱体引入：采用电沉积法将$A{u}^{3+}$离子迁移至模板孔道内还原，或通过浸渍法使前驱体溶液渗透模板孔道。

3. 热处理成型：在高温下进行热处理，使前驱体转化为金纳米棒。

4. 模板去除：用化学腐蚀或物理方法去除模板，释放出金纳米棒。

光化学合成法

• 基本原理：在光照条件下，通过光化学反应引发金离子的还原和纳米棒的生长。

• 合成步骤：

1. 配置含有金前驱体、表面活性剂、光敏剂等成分的反应溶液。

2. 在紫外光照射下引发光化学反应，使金离子还原为金原子并凝聚成核。

3. 金原子核发生各向异性生长，形成金纳米棒。

电化学方法

• 基本原理：通过电化学沉积在纳米级多孔渗水的模板（如聚碳酸酯或氧化铝膜）上的小孔内制备金纳米棒。

• 合成步骤：

1. 选择合适的模板材料并制备成多孔结构。

2. 将模板作为工作电极，在含有金离子的电解液中进行电化学沉积。

3. 控制沉积条件（如电压、电流、时间等），使金离子在模板孔道内还原并生长成金纳米棒。

4. 去除模板，释放出金纳米棒。

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