碳納米管（CNTs）負(fù)載金（Au）復(fù)合材料兼具碳納米管的高比表面積、導(dǎo)電性和金納米顆粒的催化活性,、生物相容性等優(yōu)點(diǎn),，在催化、傳感器,、能源存儲等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,。其合成方法可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類，以下是具體介紹：
通過化學(xué)反應(yīng)使金納米顆粒均勻負(fù)載在碳納米管表面,，可控性強(qiáng)，負(fù)載效率高,。
原理：先將碳納米管與金的前驅(qū)體（如氯金酸,，HAuCl?）溶液浸漬，使前驅(qū)體吸附在 CNTs 表面,，再通過還原劑將其還原為金納米顆粒,。
步驟：
預(yù)處理：碳納米管經(jīng)硝酸、硫酸等酸化,，引入羥基（-OH）,、羧基（-COOH）等活性基團(tuán)，增強(qiáng)對金前驅(qū)體的吸附能力,；
浸漬：將預(yù)處理后的 CNTs 分散于 HAuCl?溶液中,，攪拌吸附（通常 1-24 小時）；
還原：加入還原劑（如 NaBH?,、檸檬酸三鈉,、抗壞血酸等），在室溫或加熱條件下還原 Au3?為 Au?,；
后處理：離心,、洗滌（去除未反應(yīng)的前驅(qū)體和雜質(zhì)）,、干燥（真空或冷凍干燥）。
示例：
前驅(qū)體：0.1 mol/L HAuCl?溶液,；
還原劑：0.05 mol/L NaBH?（過量）,；
條件：室溫攪拌 2 小時，pH 控制在 7-9（堿性條件利于 Au 顆粒分散）,。
原理：無需額外還原劑,，利用碳納米管自身的還原性（或表面官能團(tuán)的還原性）將吸附的金前驅(qū)體直接還原。
關(guān)鍵：碳納米管需經(jīng)強(qiáng)氧化劑（如濃硝酸,、高錳酸鉀）預(yù)處理,，表面生成的羧基、羥基等可作為還原劑（或配位位點(diǎn)）,，在加熱條件下將 Au3?還原為 Au?,。
示例：
原理：先制備金溶膠（穩(wěn)定的金納米顆粒膠體）,，再將碳納米管分散于溶膠中,，通過靜電作用或化學(xué)鍵合使金顆粒負(fù)載到 CNTs 表面。
步驟：
制備金溶膠：用檸檬酸三鈉還原 HAuCl?,，得到粒徑均一的金納米顆粒（表面帶負(fù)電）,；
負(fù)載：將表面帶正電的 CNTs（如經(jīng)胺基修飾）與金溶膠混合，通過靜電吸引結(jié)合,；或通過 CNTs 表面的羥基與金顆粒表面的配體反應(yīng)（如硫醇 - 金鍵）,。
特點(diǎn)：金顆粒尺寸可控（1-20 nm），分散性好,，但需額外制備金溶膠,，流程較復(fù)雜。
原理：以碳納米管為工作電極,，在含 Au3?的電解液中,，通過外加電壓使 Au3?在 CNTs 表面還原沉積。
步驟：
將 CNTs 涂覆在導(dǎo)電基底（如玻璃碳電極）上,，作為工作電極,；
電解液：0.01 mol/L HAuCl? + 0.1 mol/L H?SO?；
沉積條件：恒電位（-0.2 ~ -0.5 V vs 飽和甘汞電極）,，沉積時間 10-600 秒,。
特點(diǎn)：可通過電壓和時間精確控制金顆粒的負(fù)載量和尺寸，適用于制備電極材料，但設(shè)備成本較高,，難以大規(guī)模生產(chǎn),。
通過物理作用（如吸附,、蒸發(fā)）使金顆粒負(fù)載于碳納米管,，操作簡單但負(fù)載穩(wěn)定性較差。
原理：利用碳納米管與金顆粒之間的范德華力或疏水相互作用,，將金納米顆粒直接吸附到 CNTs 表面,。
步驟：將預(yù)處理的 CNTs 與金納米顆粒膠體溶液混合，攪拌后離心分離,。
特點(diǎn)：無需化學(xué)試劑,，但金顆粒易脫落，負(fù)載強(qiáng)度低,，僅適用于低要求場景,。
原理：在真空條件下，通過高能離子轟擊金靶,，使金原子蒸發(fā)并沉積到碳納米管薄膜表面,。
特點(diǎn)：金層均勻，但多為連續(xù)薄膜而非納米顆粒,，且設(shè)備昂貴，適用于特殊涂層制備,。
碳納米管預(yù)處理：酸化可引入活性基團(tuán)，提高對金前驅(qū)體的吸附能力,，減少團(tuán)聚（但過度處理會破壞 CNTs 結(jié)構(gòu)）,；
金前驅(qū)體濃度：濃度過高易導(dǎo)致金顆粒團(tuán)聚，過低則負(fù)載量不足,；
還原劑種類：
NaBH?還原能力強(qiáng),，生成的金顆粒小（1-5 nm）,；
檸檬酸三鈉還原生成的顆粒較大（5-20 nm）,，分散性更好；
pH 值：堿性條件利于 Au3?與 CNTs 表面的羥基結(jié)合,，酸性條件易導(dǎo)致脫附,。
催化領(lǐng)域：用于 CO 氧化,、硝基化合物還原等反應(yīng)（金納米顆粒為活性中心,，CNTs 提供高比表面積載體）；
傳感器：基于金的表面等離子體共振（SPR）效應(yīng)，制備檢測重金屬離子,、生物分子的傳感器,；
能源領(lǐng)域：作為燃料電池催化劑載體，提高電催化效率和穩(wěn)定性,。
杭州新喬生物科技有限公司可以定制多種碳納米管負(fù)載金屬復(fù)合物以及接支聚合物,，歡迎咨詢。
| CNT-OH |
| CNT-COOH |
| CNT-NH2 |
| CNT-SH |
| CNT-g-PAA |
| CNT-g-P4VP |
| CNT-g-PS |
| CNT-鈀 |
| CNT-Au |
| CNT-TiO2 |
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