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揭秘白金奈米粒子的形状：为何球形、长条形、立方体那么迷人？
白金奈米粒子是以悬浮液或胶体的形式存在，通常悬浮于水中。这种胶体被技术上定义为在流体介质中（液体或气体）稳定的粒子分散体。根据反应条件的不同，球状白金奈米粒子的大小可以介于约2至100纳米(nm)之间。这些奈米粒子在胶体溶液中呈现棕红色或黑色，且具有多种形状，包括球体、长条、立方体和四面体等。由于白金奈米粒子在催化、医学及合成新材料等多方面具有潜在应用，因此受到广泛研究。
合成方法
白金奈米粒子的合成方法主要有两种。一种是通过还原分散于溶液中的白金离子前驱体，并利用稳定剂或封闭剂形成胶体奈米粒子；另一种则是将白金离子前驱体渗透并还原到像铝土矿这样的微孔支持材料中。一些常见的白金前驱体包括钾六氯铂酸(K2PtCl6)或亚铂氯化物(PtCl2)。
白金奈米粒子的形状和大小受到多种因素影响，包括合成方法、溶剂、以及外部条件。
不同前驱体的组合，如氯化钌(RuCl3)和氯化铂酸(H2PtCl6)，也被用于合成混合金属奈米粒子。常见的还原剂包括氢气(H2)、氢化钠(NaBH4)和乙二醇(C2H6 O2)，此外还有其他酒精及植物衍生化合物。当白金金属前驱体还原为中性白金金属(Pt0)时，反应混合物会过饱和，并以奈米级的粒子形式沉淀出来。稳定剂如聚丙烯酸钠或柠檬酸钠常被用来稳定奈米粒子的表面，防止其聚集。
形状与大小控制
研究显示，配体和溶剂对白金奈米粒子的大小和形状有着重要的影响。 Ramirez等人报告了这一发现，白金奈米粒子种子是通过在一氧化碳气氛下分解Pt2(dba)3于四氢呋喃(THF)中制备的。这些条件下产生的粒子周围弱结合THF和CO配体，直径约1.2 nm。清洗后，添加十六烷胺(HDA)使其替代THF和CO配体，经过约七天的时间，形成平均直径为2.1 nm的单分散球形晶体白金奈米粒子。
当使用更强的封闭剂如三苯基膦或十烷硫醇时，奈米粒子保持球形，这表明HDA配体对粒子形状有影响。
在控制形状与大小方面，不同的聚合物封闭剂比率相对于前驱体浓度的变化也能达到预期效果。这样的还原性胶体合成能够生产四面体、立方体、非规则棱柱体、二十面体以及八面体等多种形状，并且其分散性依赖于封闭剂与前驱体的浓度比例。
绿色合成方法
透过利用柿子(Diospyros kaki)的叶子提取物作为还原剂，实现了从氯铂酸的生态友好合成，所合成的奈米粒子呈球形，直径范围在212 nm之间，不同的反应温度和叶提取物浓度影响合成粒子的大小。透过光谱分析得知该反应并非酶促进，而是通过植物衍生的小分子进行还原过程。
性质与应用
白金奈米粒子的化学和物理性质使它们适用于多种研究应用，包括电子学、光学、催化及酵素固定化等。
白金奈米粒子在催化剂方面的应用十分广泛，包括氢氧化反应、工业合成和汽车排放气体的还原。
白金奈米粒子在其形状、大小和形态的影响下，能够在均相胶体溶液或作为支持于固态材料的气相催化剂中发挥催化作用。其光学特性也十分迷人，因为它们在紫外范围内展现出特有的表面等离子共振(SPR)现象。而这一特性使它们在电子、催化、感测和光伏应用中具备广泛的潜力。
然而，白金奈米粒子的生物相互作用仍在进一步的研究之中，其毒性问题亦需谨慎考量。虽然它们在医学上有着广泛的应用潜力，但对生物体的反应和影响仍需谨慎评估。白金奈米粒子如何在不同的生物环境中发挥其效能又会对生命产生何种影响，值得我们深思？
