碳納米管（CNTs）負載金（Au）復合材料兼具碳納米管的高比表面積、導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、能源存儲等領域應用廣泛。其合成方法可分為物理方法和化學方法兩大類，以下是具體介紹：
通過化學反應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。
關鍵：碳納米管需經(jīng)強氧化劑（如濃硝酸、高錳酸鉀）預處理，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，且設備昂貴，適用于特殊涂層制備。
碳納米管預處理：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 結構）；
金前驅(qū)體濃度：濃度過高易導致金顆粒團聚，過低則負載量不足；
還原劑種類：
pH 值：堿性條件利于 Au3?與 CNTs 表面的羥基結合，酸性條件易導致脫附。
催化領域：用于 CO 氧化、硝基化合物還原等反應（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，制備檢測重金屬離子、生物分子的傳感器；
能源領域：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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