金纳米棒的制备简史(四)——晶种法

山东化工・ 26 ・SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY 2021 年第 50 卷晶种子生长法制备金纳米棒胡飞，阚泽明，于东麒(辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连116021)摘要:发展绿色、高效、可控的制备方法来合成金纳米材料是纳米领域研究的热点，本文利用改良晶种子生长法制备了金纳米棒(AuNRs)，对其形貌进行了表征。

该方法具有简单、绿色等突出优点，对合成金纳米棒有一定的参考价值。

关键词：制备；金纳米棒；晶种子生长法中图分类号：TB383文献标识码：A 文章编号：1008-021X(2021)07-0026-02Preparation of Gold Nanorods by Crystal Seed GrowthHu Fei , Kan Zeming , Yu Dongqi( School of Physisc and Electronic Technology ，Liaoning Normal University ，Dalian 116021，China)Abstract :Developing green ， efficient and controllable preparation methods to synthesize gold nanomaterials is a hot topic in thefield of nanometers. in this paper ， gold nanorods ( Au NRs) were prepared by modified crystal seed growth method to characterizetheir morphology. and the method has outstanding advantages such as simplicity and green ， and has certain reference value forsynthetic Au NRs.Key words :preparation ；gold nanorods ；crystal seed growth纳米材料已经成为当代材料科学研究中的热门领域，给化 学、生物、光电、物理、化学、医药和材料等学科带来了深远的影 响。

1.1引言水质监测与金纳米棒纳米材料具有独特的物理化学和光学性质，被誉为“21世纪最有前途的材料”，与生物技术、信息技术共同作为21世纪社会经济发展的三大支柱和战略制高点[1]。

其中，自罗马帝国和早期中国采用经验法合成金纳米和银纳米胶体颗粒以来，贵金属纳米颗粒自的光学特性就备受追捧[2-4]。

然而，只是在近二十年来，科学家们在真正掌握合成形状可控的各向异性的金属纳米颗粒。

金纳米棒由于具有特殊的物理特性，在纳米电子学、光学、生物医药等领域[5]都有广泛应用。

本文综述了金纳米棒的合成方法和机理以及其在化学生物传感方面的研究，并对其在离子检测方面进行了一定的研究。

1.2 金纳米棒的合成成功合成出均一稳定的金纳米棒对其应用至关重要。

球形金纳米颗粒的合成可以追溯到一个世纪以前，合成金纳米棒颗粒最普遍的方法是柠檬酸盐还原法。

这种方法将一定量的柠檬酸盐加入到沸腾的氯金酸溶液中，通过调节柠檬酸盐和氯金酸的比例可以轻松调节制备的金纳米颗粒的尺寸[6-8]。

而金纳米棒的合成方法更加复杂，合成金纳米棒的较为成功有效的方法在过去十年中才实现。

比较幸运的是，金纳米棒有趣的是光学特性，吸引了大量的研究人员为之不懈努力。

合成不同结构的金纳米棒的方法有多种。

第一种是Murphy [9]和El-Sayed[10]等发明的湿化学合成法，然而，所有这些技术制备的只是单晶纳米棒。

第二种是在某种模板表面还原金，这种方法制备的为多晶的纳米棒。

最后一种方法为在一些有机溶剂中合成不同形态的纳米棒，像超薄纳米棒和纳米线。

1.2.1 晶种生长法在多种金纳米棒的合成方法中，由于晶种生长法过程操作简单，并且高质量、高产量，纳米棒尺寸控制简单，易于表面改性[11]，所以应用最为广泛。

Jana[12]等首次在2001年证明了种子生长法制备金纳米棒。

该方法首先通过硼氢化钠在含有柠檬酸钠的环境中还原氯金酸，来制备柠檬酸盐包覆的3~4nm金纳米种子溶液，然后将种子溶液加入到含有氯金酸、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、抗坏血酸和硝酸银的混合溶液中，使种子溶液中的金纳米颗粒生长。

金纳米棒的制备2016-05-02 13:05来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部金纳米棒的制备由于贵金属在医学，光学及其他运用场景下发挥的作用与其形貌特征有很大的关系。

以往对于金等贵金属主要是从制备纳米球形的方向入手，这是最简单，最容易控制成核及尺寸的，但是棒状金纳米材料在其优异的性能影响下，越来越的研究也开始了。

人们发现金纳米棒的尺寸和晶体结构的差异对于应用有着显著的影响，对金纳米棒合成的有效调控直接决定着其后续应用研究的效果。

采用模板法，电化学法，种子生长法和无种子生长法对金纳米棒进行制备，采用TEM等对金纳米棒进行深入的研究发现：电化学合成的金纳米棒具有单晶结构，这是经典的银离子辅助合成金纳米粒子，在无银离子辅助条件下合成的金纳米棒具有五重孪晶结构，这与银离子辅助条件下合成的单晶结构差别很大。

研究发现，一旦种子长到一定的尺寸，孪晶层积缺陷便会产生以降低体系的表面能。

影响金纳米棒生长，行核的关键因素主要有表面活性剂，卤化物，溴化物，他们决定着金纳米棒粒子的行核机制和生长尺寸等。

同样，对于制备的金纳米棒粒子来说，分离纯化也是一个重要的过程。

目前合成出来的产物中还存在着一定程度的形状和尺寸多分散性，因此需要进一步纯化产物，目前常用的分离方法是离心分离，它的一个重要作用是除去溶液中未反应的原料，如过量的CTAB，此外离心还有助于进行形状分离与长径比分离，由于颗粒的直径对其沉降速率影响最大，因此直径越大越容易沉降。

另外对于分离纯化高长径比的金纳米棒也是一个重要的过程，目前主要利用重力沉降，静置10-12h后，纳米棒和纳米片沉降于离心管底部，球形颗粒仍留在液体中，将底部的产物取出分散后，加入复合物Au（Ⅲ）/CTAB，利用氧化刻蚀速率的形状依赖性，可使片状颗粒体积减少40%并转变为圆形的纳米盘，而纳米棒体积只减少20%。

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 surface plasmon 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 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。

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。

金纳米棒的合成及应用研究刘丹丹;刘山虎;祁志冲;田淑芳;周朵;邢瑞敏;SEKAR Karthi;PERIYASAMY Velusamy;KRISHNAN Srinivasan;侯亚彬【摘要】金纳米棒具有独特的物理化学性质和良好的生物相容性,在众多的各向异性金纳米结构中引起了研究者的关注.本文综述了金纳米棒的各种制备方法,详尽评价了种子法制备金纳米棒过程的影响因素,介绍了金纳米棒用作药物载体和癌症的光热治疗方面的应用进展,并对金纳米棒的研究前景进行了展望.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2018(029)004【总页数】7页(P415-421)【关键词】金纳米棒;制备;药物载体;光热治疗【作者】刘丹丹;刘山虎;祁志冲;田淑芳;周朵;邢瑞敏;SEKAR Karthi;PERIYASAMY Velusamy;KRISHNAN Srinivasan;侯亚彬【作者单位】河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学化学化工学院,河南开封 475004;河南大学实验室与设备管理处,河南开封 475004【正文语种】中文【中图分类】O613;TB33纳米材料已经成为当代材料科学研究中的热门领域，给化学、生物、光电、物理、化学、医药和材料等学科带来了深远的影响[1-7]. 贵金属纳米粒子具有特殊的物理化学性质，目前在信息存储、光电子学、光催化、生物标记和表面增强拉曼散射等领域得到了长足的进展[8-12]. 其等离子体共振峰(surface plasmon resonance, SPR)的峰位、数目以及表面增强的拉曼散射的有效光谱范围等特征决定了其能否用于生物医学领域与药物载体及癌症的热治疗；这些特征都可以通过控制金属纳米结构的尺寸和形状进行调控 [13-14]. 金纳米棒由于其表面周围的电磁场而呈现出非常有趣的非线性光学性能，该特征可以作为使用超短激光脉冲的生物成像的替代技术；经近红外激光照射后，金纳米棒具有从可见区到近红外区的吸收特性使得光能可以高效地转换为热能，可以进行激光选择性局部加热. 据此原理可以对癌细胞进行选择性破坏，而不损坏正常细胞.图1 不同pH条件下各种形状的金纳米棒Fig.1 Various shapes of gold nanorods under different pH在光学性能上，金纳米棒具有两个共振峰SPRL峰和 SPRT峰，分别对应于纵向和横向SPR. 金纳米棒的 SPRT在～520 nm，而其SPRL峰的可调性很强，可以根据需要，通过改变金纳米棒长径比(AR)，使其SPRL峰在近红外光区附近的较大范围内调制[15]. 金纳米棒的形状有各种各样，通过改变反应条件，可以得到的，如亚铃形、端头圆形、狗骨头形、长方形以及尖头形等[16]，如图1所示.金纳米棒的合成方法包括电化学方法、模板法、晶种生长法，本文对其合成方法进行了简要综述，详细介绍了种子法制备金纳米棒过程的影响因素，介绍了金纳米棒药物输运和光热治疗方面的应用进展.1 金纳米棒的制备1.1 电化学方法电化学方法的主要原理是：在电解池中以金片作阳极、铂片作阴极，放入由阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和助表面活性剂四辛基溴化胺(TC8AB)组成的电解质溶液，并在控温和超声的辅助下电解. 另外，电解液中可以加入适量的丙酮和环己烷，环己烷的作用是协助形成较长的棒状CTAB胶束，有利于纳米棒的生长. 在阳极溶出的金在阴极-电解质溶液界面被还原，从而形成金纳米颗粒，在此过程中通常会出现球状颗粒. CTAB不仅有支撑电解质的作用，条状的胶束模板也可有效避免金颗粒的团聚；TC8AB的作用是可以促使金纳米棒的形成，二者的比例共同决定着金纳米棒的纵横比. 较早提出并使用电化学法合成金纳米棒的是CHANG等[17-18]，他们发现银离子的存在对于棒的形成十分重要，但其生长机理和银离子的作用目前仍不太清楚.1.2 模板法模板法分为软模板法和硬模板法两种. 软模板法主要是用各式各样的还原方法使金的晶粒沉积在胶体团簇的核上或DNA链的表层上从而构建成金纳米棒；硬模板法主要是以多孔氧化铝薄膜为模板，用电化学沉积的方法在薄膜上的孔道内把金离子还原构建成金纳米棒，溶解氧化铝就可以得到单分散的金纳米棒，图2为合成方法示意图[19-21]. MARTIN等较早使用模板法来制备金纳米棒[22-23]. 此方法不仅可以制备金纳米棒，也可以广泛应用于金纳米管和其他管状的纳米结构及其复合材料的制备中[24-25]，但是产量较低，且操作步骤较繁琐.图2 (a)Au NRs 的模板制备法流程图；氧化铝模板(b)和金纳米棒阵列(c)的扫描电镜(SEM)图Fig.2 (a) AuNRs template preparation method flow chart; Alumina template(b) and gold nanorod array(c)1.3 种子生长法晶种生长法主要是在MURPHY[26]、EL-SAYED[27]和CHAN等 [28]的研究基础上发展起来的. 种子生长法包括种子溶液的制备和生长步骤，图3为晶种生长合成金纳米棒的示意图[29]. 种子溶液的制备：将氯金酸(HAuCl4)溶解到CTAB水溶液中搅拌均匀，然后将冰冻的硼氢化钠(NaBH4)溶液迅速加入上述混合溶液中，剧烈搅拌，所得种子溶液老化30 min左右备用. 生长溶液由CTAB、HAuCl4和硝酸银(AgNO3)溶液配成，并向溶液中加入抗坏血酸(AA)作为中间还原剂. 最后，将一定量的种子溶液加入到先前制备的生长溶液中，在30 ℃下的水浴锅静置12 h. 图3 晶种生长合成金纳米棒的示意图Fig.3 Schematic illustration of the seed-mediated method for the growth of Au nanorods晶种在表面活性剂分子的辅助下完成了定向生长，通过改变加入晶种的多少、各种反应物的量、Ag离子和溶液pH等参数可以调节金纳米棒的横纵比. YE等[30]通过向生长液中加入一定量的芳香族添加剂，将传统实验中使用CTAB的浓度由0.1 mol/L降至约0.05 mol/L. 他们研究了11种芳香族添加剂，获得SPRL峰可在627 nm到1 246 nm区间内变化的且分散性较高的金纳米棒胶体. 若添加一定量的有机酸，可以得到SPR峰大于700 nm的金纳米棒. 如图4所示，YE等[31]又在添加芳香族分子的基础上改用CTAB和油酸钠(NaOL)二元表面保护剂，合成出的金纳米棒的产率有了很大的改进, 二元表面保护剂方法可以解决单一表面保护剂时很难合成形貌均匀且大直径的金纳米棒的问题.图4 CTAB和油酸钠双表面活性剂体系中制备的金纳米棒的TEM图Fig.4 TEM maps of gold nanorods prepared in CTAB and sodium oleate double surfactant systems种子生长法因其成本低、反应时间可控性好、产量较高、实验条件要求低适合大量制备等优点而成为一种主要的制备方法. 本文第三部分将对种子生长法的反应条件对纳米棒结构的影响一一阐述.2 种子生长法的反应条件对金纳米棒的影响2.1 种子浓度的影响当生长液中金Au(I)离子的浓度一定时，随种子的浓度增加金纳米棒的横向和纵向尺寸同时减小，球状的金颗粒也逐渐增多，这是由颗粒之间的碰撞概率增大而引起的. 而相应减少种子的量时，金纳米棒在长度和宽度上都会增大[30,32]. 在AgNO3的存在下，当种子浓度增加时，纵向等离子体吸收峰值位置发生红移. 2.2 AgNO3浓度的影响生长液中无Ag离子也能制备出金纳米棒，不过产率低而且无法调节种子与金盐的比率控制长径比. 生长液中Ag离子的相对含量会显著地影响金纳米棒的长径宽比及均一度. 在保持其他条件不变时，生长液中的AgNO3量存在一个临界值，低于这个临界值时，SPRL峰随着Ag+浓度的增加而红移，超过某一数值，SPRL峰会蓝移，即得到金纳米棒的尺寸不但不增反而减小[33]. 如图5是改变反应试剂AgNO3的量所获得的金纳米棒胶体的吸收谱[34].图5 改变反应试剂AgNO3的量所获得的金纳米棒胶体的吸收谱Fig.5 Absorption spectra of the gold nanorod colloid Varied by the amount of the reaction reagent AgNO32.3 pH和温度的影响溶液的pH也影响金纳米棒的生长[35-37]. YE等[30-31,34]在实验中发现，随着溶液中pH的降低，金纳米棒AR增大，SPRL出现红移. 金纳米棒的形貌还与环境温度有关系，反应体系的温度一般都不高于30 ℃. JANA[38]研究发现升高温度SPR峰会蓝移，温度达到60 ℃时，金纳米棒就不再均匀，就会出现骨头状和哑铃状；当温度为80 ℃，几乎检测不到SPRL 峰，棒的产率很低. 反应温度的升高可加快溶液中Au(III)被还原的速率，同时由于Au(0)随机成核的几率也会增大，以至于易形成球形的纳米颗粒.2.4 CTAB 浓度的影响CTAB 的浓度对于金纳米棒的制备也是至关重要的. 金纳米棒形状的生长方向主要由表面活性剂CTAB双分子层来限制，当增加CTAB浓度时，金纳米棒的纯度和产率也相应增加，CTAB形成双吸附层，选择性地吸附在金纳米棒的侧面上，使得还原出来得Au原子更多地沉积在头部，慢慢地形成了棒状[39]. 有报道称表面活性剂中的溴离子起到了关键作用，溴离子有利于金纳米棒的合成，如GARG等[40]在反应中添加了溴化钠来恢复溴离子的浓度就可以得到金纳米棒.3 金纳米棒的应用随着科技的发展，人们对金纳米棒的不断深入，基于其良好的稳定性以及表现出各向异性的SPR特性，所以在生物检测、生物成像、疾病的治疗以及信息储存、基因和药物载体、癌症的热治疗等领域获得了广泛关注，如图6所示. 下面我们简单介绍金纳米棒在基因和药物载体、癌症的热治疗领域的应用.图6 金纳米棒的应用Fig.6 Application of gold nanorods3.1 在基因和药物载体方面的应用药物可以通过物理吸附或者化学共轭联接在金纳米棒的表面，利用波长与LSPR吸收峰一致的激光照射金纳米棒产生等离子激元共振，金纳米棒发生光学吸收并转变成热释放到局部环境中[29]，如图7所示. 利用这一特点，金纳米棒可作为药物传输和生物分子控制释放的载体. PARK等[41]将金纳米棒用于肿瘤的纳米材料联合治疗法，他们将金纳米棒作为激活剂和光热剂，并植入肿瘤毛细血管中，并通过对肿瘤进行近红外光预加热，从而增加肿瘤磁性纳米蠕虫或者脂质体的吸收. 吴晓春和陈春英两个课题组近几年在纳米材料的光热逆转肿瘤细胞耐药性、光控释药、增强肿瘤细胞光热响应的敏感性及多种策略联合治疗等方面取得一系列新的发现[42-44]；他们针对金纳米棒表面积较小和不利于药物携带的缺点，设计并利用GNRs@mSiO2纳米核-壳结构的高比表面积的优点，成功实现了可抗癌药物—阿霉素—的高效载带.图7 AuNRs @ SiO2 @ CXCR4装载人iPS细胞用于靶向递送和肿瘤内AuNRs 均匀分布和增强光热治疗Fig.7 AuNRs@SiO2@CXCR4 loaded human iPS cells for target delivery and intratumoral homogeneous distribution of AuNRs and enhanced photothermal therapy尽管金纳米棒在肿瘤及热治疗应用上有广阔的前景，但是单纯使用金纳米棒还是存在以下缺点：1)金纳米棒保护层的毒性及其稳定性的问题：表面活性剂CTAB的不稳定容易引起金纳米棒的团聚，研究表明CTAB具有一定强的毒性. 2)金纳米棒负载药物的能力不佳：由于金纳米棒是无孔结构的棒状材料，载药容量很低，只有少量的药物可以负载在表面上，所以较难开展联合治疗. 3)肿瘤内的金纳米棒受激光照射能量衰减可能会影响热疗效果.研究表明，在CTAB负载的金纳米棒表面修饰多孔二氧化硅(GNRs@mSiO2)有望解决上述问题，既可以降低金纳米棒的生物毒性，又可以利用二氧化硅孔道载药实现化疗一热疗的联合治疗. 此外，采用巯基化的聚乙二醇(m-SH-PEG)替代包裹金纳米棒的稳定活性剂双分子层，可以保证金纳米棒在非表面活性剂缓冲液中能够稳定存在. 聚乙二醇修(PEG)饰的金纳米棒不仅可以提高细胞对铂药物的摄取量，而且增加了顺铂对肿瘤细胞的杀伤作用. MIN等[45]将Pt (IV) 药物前体联接在氨基PEG化的金纳米棒上构建一个药物递送系统，该系统在生理环境下十分稳定. 在近红外激光的照射下可以有效地释放Pt药物，相比单独的药物，它对癌细胞具有更好治疗效果. HUANG等[46]利用生物来标记的金纳米棒可以识别癌变细胞. 使用抗表面生长因子蛋白抗体标记的金纳米棒与细胞孵育后，抗体修饰的金纳米棒就会在抗原-抗体的特异性作用下大量地聚集在癌细胞表面.3.2 金纳米棒在光热治疗方面的应用金纳米棒作为一种优良的纳米材料，已经广泛应用于光热治疗[47]. 由于作为保护剂的CTAB的存在，金纳米棒的表面呈现正电，可以通过物理吸附的方式在其表面连接带负电荷的物质，如光敏试剂被静电吸附到表面，使金纳米棒具有多重功能，其中一部分功能用于光热治疗方面. 金纳米棒用于体外的光热治疗的主要有两种方式：第一，通过金纳米棒的SPR效应产生的热可以直接杀死肿瘤细胞；第二，通过热诱导的方法释放装载在金纳米棒表面的药物便可以杀死肿瘤细胞. KANG等[48]通过将抗癌药装载在基于聚丙烯酰胺包覆的金纳米棒的溶胶-凝胶系统构建了一个NIR光响应的药物递送系统，在NIR 激光照射下，金纳米棒产生的热将凝胶壳溶解然后将药物释放出来，同时达到抑制癌细胞生长的目的. 综上所述金纳米棒在纳米生物医学领域有很好的发展前景，解决人类的疑难病，并造福于人类.4 结论和展望由于金纳米棒易于制备，而且在可见光到近红外光区，具有连续可调的特殊的表面等离子共振特性，使得金纳米棒既可作为某些药物和生物分子的载体，又可作为细胞成像和光热治疗的活性试剂. 这方面的研究虽然才刚刚开始，但已经取得了令人鼓舞的研究成果，引起人们的广泛关注. 然而，金纳米棒的生长机理还没有完全清楚，只有对于金纳米棒生长机理有了明确的认识，金纳米棒的制备工作才能更加有效地开展. 此外，还要进一步研究金纳米棒的表面修饰，以便更好地扩充其在信息存储及生物医学领域的应用.参考文献：【相关文献】[1] JIN R, CAO Y W, MIRKIN C A, et al. Photoinduced conversion of silver nanospheres to nanoprisms [J]. Science, 2001, 294(5548): 1901-1903.[2] TIAN N, ZHOU Z Y, SUN S G, et al. 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1.1引言水质监测与金纳米棒纳米材料具有独特的物理化学和光学性质，被誉为“21世纪最有前途的材料”，与生物技术、信息技术共同作为21世纪社会经济发展的三大支柱和战略制高点[1]。

其中，自罗马帝国和早期中国采用经验法合成金纳米和银纳米胶体颗粒以来，贵金属纳米颗粒自的光学特性就备受追捧[2-4]。

然而，只是在近二十年来，科学家们在真正掌握合成形状可控的各向异性的金属纳米颗粒。

金纳米棒由于具有特殊的物理特性，在纳米电子学、光学、生物医药等领域[5]都有广泛应用。

本文综述了金纳米棒的合成方法和机理以及其在化学生物传感方面的研究，并对其在离子检测方面进行了一定的研究。

1.2 金纳米棒的合成成功合成出均一稳定的金纳米棒对其应用至关重要。

球形金纳米颗粒的合成可以追溯到一个世纪以前，合成金纳米棒颗粒最普遍的方法是柠檬酸盐还原法。

这种方法将一定量的柠檬酸盐加入到沸腾的氯金酸溶液中，通过调节柠檬酸盐和氯金酸的比例可以轻松调节制备的金纳米颗粒的尺寸[6-8]。

而金纳米棒的合成方法更加复杂，合成金纳米棒的较为成功有效的方法在过去十年中才实现。

比较幸运的是，金纳米棒有趣的是光学特性，吸引了大量的研究人员为之不懈努力。

合成不同结构的金纳米棒的方法有多种。

第一种是Murphy [9]和El-Sayed[10]等发明的湿化学合成法，然而，所有这些技术制备的只是单晶纳米棒。

第二种是在某种模板表面还原金，这种方法制备的为多晶的纳米棒。

最后一种方法为在一些有机溶剂中合成不同形态的纳米棒，像超薄纳米棒和纳米线。

1.2.1 晶种生长法在多种金纳米棒的合成方法中，由于晶种生长法过程操作简单，并且高质量、高产量，纳米棒尺寸控制简单，易于表面改性[11]，所以应用最为广泛。

Jana[12]等首次在2001年证明了种子生长法制备金纳米棒。

该方法首先通过硼氢化钠在含有柠檬酸钠的环境中还原氯金酸，来制备柠檬酸盐包覆的3~4nm金纳米种子溶液，然后将种子溶液加入到含有氯金酸、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、抗坏血酸和硝酸银的混合溶液中，使种子溶液中的金纳米颗粒生长。

金纳米棒的制备方法嘿，朋友们！今天咱来聊聊金纳米棒的制备方法。

这金纳米棒啊，就像是微观世界里的小魔法棒，有着神奇的魅力和用途呢！要制备金纳米棒，咱得先准备好材料。

就好像要做一顿美味大餐，得先有新鲜的食材一样。

然后呢，就是一系列精细的操作啦。

比如说，可以用种子生长法。

这就好比是种小树苗，先要有个小小的种子，然后给它合适的环境，让它慢慢长大、变强壮。

把金种子放在合适的溶液里，给它提供适宜的条件，看着它一点点地变成我们想要的金纳米棒，那感觉可神奇啦！还有一种方法叫电化学法。

这就好像是给微小的物质世界通上电，让它们在电流的作用下发生奇妙的变化。

通过控制电流的大小和方向，来引导金纳米棒的形成，是不是很有意思？你想想看，我们就像微观世界的小魔法师，用各种方法和技巧，让这些小小的金纳米棒乖乖地出现，为我们所用。

这难道不是一件超级酷的事情吗？在制备的过程中，每一个步骤都得小心翼翼，就像走钢丝一样，稍微有点偏差可能就前功尽弃啦。

但这也正是它的魅力所在呀，充满了挑战和惊喜！而且哦，不同的制备方法会得到不同特性的金纳米棒呢。

这就跟不同的烹饪方法能做出不同口味的菜一样。

有的金纳米棒可能更细长，有的可能更粗壮，它们都有着各自独特的用处呢。

制备金纳米棒可不只是在实验室里玩玩哦，它在很多领域都有着重要的应用呢。

比如在医学上，它可以帮助诊断疾病、治疗疾病，就像是小小的健康卫士。

在材料科学里，它能让材料变得更厉害、更有用。

所以说呀，学会制备金纳米棒的方法，那可真是打开了一扇通往神奇微观世界的大门呢！咱可得好好钻研钻研，说不定还能发现更多关于金纳米棒的秘密和惊喜呢！怎么样，是不是对金纳米棒的制备方法充满了好奇和期待呢？那就赶紧行动起来，去探索这个奇妙的微观世界吧！。

第二章种子生长法制备金纳米棒及其影响因素分析2.1 引言由于金纳米棒具有独特的光学特性、光热转换特性等优秀的物理、化学性质，其在光学传感器[54]、化学传感器[55]、催化[56]、药物载体[57]和生物医药成像[58,59]等方面被人们广泛的研究和应用，金纳米棒在这些领域有着巨大的应用前景。

在金纳米棒的开发和应用中，如生物检测、传感等方面，对金纳米棒的要求都越来越高，诸如金纳米棒的大小、尺寸等属性对其性质和应用都有着极大的影响。

因此，制备出高产率、高度统一及形貌可控的金纳米棒至关重要。

本实验采用El-Sayed等人使用的种子生长法制备各种不同形貌的金纳米棒。

并通过调节各种溶液的比例，探讨了影响金纳米棒形貌的因素。

2.2 实验部分2.2.1 试剂氯金酸（HAuCl4）：阿拉丁试剂有限公司；硼氢化钠（NaBH4）：上海思域化工科技有限公司；硝酸银（AgNO3）：国药集团化学试剂有限公司；十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）：阿拉丁试剂有限公司；抗坏血酸（Aa）：阿拉丁试剂有限公司，所有试剂均为分析纯。

实验过程中用到的水均为去离子水，购自郑州大学。

2.2.2 实验仪器实验用玻璃容器及磁力搅拌器恒温箱等购自郑州大学，玻璃容器在王水(34％浓HCl和65％浓HNO3，体积比3：1)中浸泡一个小时，并用去离子水反复清洗若干次。

电镜测试采用日本JSM-6700F型扫描电子显微镜；吸收光谱测试采用日本岛津UV-2550型UV-Vis分光光度计。

2.2.3 金纳米棒的可控合成2.2.3.1 金种子溶液的制备取50ml锥形瓶，分别加入5ml 5×10-4M 的HAuCl4溶液和5ml 0.2M 的CTAB溶液，充分混合搅拌十五分钟。

称取一定量硼氢化钠固体粉末，转移至100mL容量瓶中，并迅速加入0℃去离子水定容，配制成0.01M硼氢化钠溶液。

取出NaBH4溶液60μl，迅速加入氯金酸与CTAB混合溶液中，溶液颜色变为棕黄色，继续搅拌一分钟后放入28℃水浴静置3小时，得到咖啡色金种子溶液备用。