金属纳米颗粒因具有量子尺寸效应，而形成特定的电子结构，这使其具有与本身块状或分子材料不同的独特的物理和化学性质。其中，金纳米颗粒（AuNPs）可能是金属纳米颗粒中比较显眼的成员。该材料吸引了许多研究人员的兴趣，并推动了催化、生物学、药物输送和光学领域中潜在应用的发展。
在这里，我们为您总结了不同类型的金纳米颗粒在文献中公开的合成原理及改进方法。
化学方法
在化学法合成中，通常是使用某种稳定剂通过还原四氯金酸（HAuCl4）来产生金纳米颗粒。基本思路是首先溶解HAuCl4，然后快速搅拌溶液并同时加入还原剂，以将Au3+离子还原为中性金离子。
Turkevich法
该方法是在还原剂（例如柠檬酸盐，氨基酸，抗坏血酸或紫外线）存在下使少量热HAuCl4反应，而形成金纳米颗粒的方法，其中柠檬酸盐离子既是还原剂又可作封端剂。当生产大尺寸金纳米颗粒时，柠檬酸钠的用量应减少至0.05％，虽然此时柠檬酸根离子不足以还原所有金离子，但由于柠檬酸根离子负责稳定颗粒，因此柠檬酸钠含量较低将导致小颗粒聚集成较大的颗粒，直到所有颗粒的总表面积小到足以被溶液中现有的柠檬酸根离子覆盖为止。还原过程开始并最后产生较大尺寸的金纳米颗粒。
特点：可在水溶液中产生大小适宜（10-20 nm）的单分散球形金纳米颗粒；生产大尺寸金纳米颗粒时其单分散性丧失。
Brust法
该方法可用于在不与水混溶的有机液体（例如甲苯）中生产金纳米颗粒（图1）。它利用甲苯中的四辛基溴化铵（TOAB，抗凝剂）和硼氢化钠（NaBH4，还原剂）溶液还原HAuCl4溶液。可生产直径在2至6nm的金纳米颗粒，其中TOAB既是相转移催化剂又是稳定剂。随后在链烷硫醇的存在下使用NaBH4还原金离子。链烷硫醇可稳定金纳米颗粒，并使反应颜色从橙色变为棕色。
特点：是一种用硫醇进行两相合成和稳定化的方法；粒径和粒度分布可控；用链烷硫醇官能化颗粒表面。
图1. Brust法合成示意图。（Hamamoto, M., et al. 2017）
种子生长法
该方法是使用较为广泛的生产其他形状的金纳米颗粒的方法。首先，将通过使用强还原剂（如NaBH4）还原金盐来生产种子颗粒。然后，在弱还原剂（例如抗坏血酸）和结构导向剂的存在下，将种子颗粒添加到金属盐溶液中，以防止进一步成核并加速金纳米颗粒的各向异性生长。
特点：用于生产其他形状的金纳米颗粒（例如棒状，立方体，管状）； 通过使用还原剂，结构导向剂和改变种子的浓度，可以改变金纳米颗粒的几何形状。
物理方法
γ射线法
采用γ射线法可以合成直径为2至40 nm的金纳米颗粒。在该方法中，天然多糖藻酸盐溶液可用作稳定剂。Akhavan A.等使用了一种以牛血清白蛋白为稳定剂的单步γ射线法合成出2至7 nm大小的金纳米颗粒。
特点：是合成大小可控且纯度高的金纳米颗粒的优选方法。
紫外光化学法
该方法可以合成大小可控的金纳米颗粒，并利用不同波长的紫外线辐射促进金离子水溶液中的化学反应。例如，通过γ射线照射，四氯金酸的水溶液中可以形成80 nm的金纳米颗粒。此外，表面活性剂或聚合物试剂的存在将影响颗粒尺寸，即，颗粒尺寸将通过增加聚合度而减小。大分子聚合物，树枝状聚合物和表面活性剂可提供所需的空间位阻效应，从而防止聚集体形成，而聚集体在金纳米颗粒制造过程中充当软模板。
特点：用于形成单晶金纳米颗粒；粒度和形状可控。
超声辅助法
在恒温水浴中使用超声波发生器，在2-丙醇的存在下通过超声辅助可以还原金离子。考虑到再现性和可调性，一般会在常规超声辅助合成方法中使用各种稳定剂，例如柠檬酸盐，聚N-乙烯基-2-吡咯烷酮，三苯膦，二硫化物和一些树枝状大分子。
特点：是一种环境友好且快速的合成方法；是多种生物技术应用的选择。
激光烧蚀法
该方法（图2）利用激光束（波长532 nm）的光诱导效应，还原了四氯金酸金（III）金属前体，从而生产出尺寸范围小于5 nm的金纳米颗粒。在此过程中，十二烷基硫酸钠（SDS）的水溶液用作模板剂，研究人员研究了SDS浓度和激光对合成金纳米颗粒尺寸的影响。通过这种方法合成的金纳米球，二氧化硅金纳米壳和金纳米棒已广泛用于生物、细胞成像和光热治疗应用。
特点：结果准确且可重复； 是一种成熟的可生产具有可调特征的金纳米颗粒的物理方法。
图2. 激光烧蚀法示意图。（Palazzo, G., et al. 2017）
由于篇幅有限，下期我们继续降解如何利用生物合成的方法来制备金纳米颗粒。
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