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金纳米粒子的粒径对其性能有何影响

更新时间：2025-12-18点击次数：24
 金纳米粒子的粒径是决定其光学、表面、分散及应用适配性的核心参数，粒径变化会直接引发一系列性能的规律性改变，且与后续应用场景强绑定。

1. 光学性能（最核心影响：局域表面等离子体共振 LSPR）

  • 粒径决定 LSPR 峰位置：小粒径（10~20 nm）LSPR 峰在 518~520 nm（浅酒红色），随粒径增大（20~100 nm），峰逐渐红移至 525~550 nm（深红色），且峰宽变窄、吸收强度增强。

  • 实际意义：生物医学成像需 520 nm 左右的短波长（组织穿透适中），表面增强拉曼（SERS）则优选 50~80 nm（LSPR 峰与激光激发波长匹配，增强效果）。

2. 表面与反应性能（比表面积 + 活性位点）

  • 小粒径（＜20 nm）：比表面积大，表面活性位点密集，与配体（如柠檬酸钠、PEG）的结合效率高，后续包覆（如 SiO₂）时壳层更易均匀沉积。

  • 大粒径（＞50 nm）：比表面积减小，表面缺陷减少，化学稳定性提升，但与小分子的反应活性降低，需通过表面修饰（如引入巯基分子）弥补。

3. 分散稳定性

  • 小粒径（10~30 nm）：布朗运动剧烈，表面电荷密度高（如柠檬酸钠修饰），在水溶液中不易团聚，储存稳定性好（4℃可稳定 1~2 周）。

  • 大粒径（＞50 nm）：重力作用显著，范德华引力增强，易发生团聚，需额外添加稳定剂（如 PVP、BSA）或提高分散介质黏度才能维持稳定。

4. 催化性能（针对催化类应用）

  • 小粒径（＜15 nm）：催化活性高，因表面原子占比高（边缘 / 角位原子多），对还原反应（如硝基苯还原）、氧化反应的催化效率优于大粒径。

  • 大粒径（＞30 nm）：催化选择性提升，特定晶面（如 晶面）暴露比例增加，适合对反应路径有特定要求的催化场景。