碳納米管（CNTs）負載金（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，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載在碳納米管表面，可控性強，負載效率高。
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，增強對金前驅(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），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)鍵合使金顆粒負載到 CNTs 表面。
步驟：
特點：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：可通過電壓和時間精確控制金顆粒的負載量和尺寸，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)）使金顆粒負載于碳納米管，操作簡單但負載穩(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：無需化學(xué)試劑，但金顆粒易脫落，負載強度低，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：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，提高對金前驅(qū)體的吸附能力，減少團聚（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)致金顆粒團聚，過低則負載量不足；
還原劑種類：
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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