离心处理法取出金纳米棒表面的CTAB
金纳米粒子因具有优异的物理和化学特性而受到广泛关注, 在光学、催化、生物传感、医学诊断和治疗以及表面增强拉曼光谱(SERS)等领域有广阔的应用前景. 金纳米粒子的粒径和形状对其性质有着显著影响. 近年来, 控制金纳米粒子粒径和形状的制备方法得到广泛研究和应用. 液相合成法因操作简便而成为制备金纳米粒子的主要方法. 然而, 液相合成法通常需要引入保护剂, 以达到控制粒径大小、粒径分布和形貌等目的. 例如, 常温晶种生长方法中通常需要添加大量十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为保护剂组分.
金纳米粒子在制备过程中使用的保护剂组分会干扰和影响其应用. 例如, 金纳米粒子表面等离子激元共振吸收峰与其周围介质的介电性质密切相关. 金纳米粒子表面吸附的有机物会显著影响其生物相容性从而限制其在生物和医学领域的应用.
有机物在金纳米粒子表面的吸附阻碍了探针分子与表面的相互作用, 对探针分子的SERS 研究有严重干扰. 残留在具有特定晶面的金纳米粒子, 如金立方体(100)和金八面体(111), 表面的保护剂组分限制了它们在单晶电化学研究中的应用. 因此, 在金纳米粒子的应用研究中, 需要对其表面进行清洁处理或交换吸附合适的活性分子. 但制备过程中使用的保护剂与金纳米粒子表面有较强的相互作用, 使得金纳米粒子的前处理过程相当困难和复杂. 文献已报道多种物理和化学方法可以实现对金纳米粒子或其组装薄膜表面进行清洁处理, 如离心、渗透膜交换、等离子/紫外清洗、电化学清洗、电化学氧化铅沉积/溶出过程和碘交换-电化学脱附过程等. 但是上述清洁过程如处理不当, 会造成金纳米粒子团聚, 改变金纳米粒子的表面晶面特性,产生晶面缺陷, 发生重构等, 以及破坏金纳米粒子组装层.
厦门大学田中群等人发展了一种基于离心技术的清洗金纳米八面体表面十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）吸附物的有效方法. 选择合适的离心转速和离心次数，可以驱除金纳米八面体表面的CTAB分子. 通过热失重分析、表面增强拉曼光谱和傅里叶红外光谱表征可以推测，金纳米八面体经合适的离心清洗后，表面残留的少量CTAB分子通过疏水作用由烷基长链与金表面形成（亚）单层吸附，同时，与金表面有强相互作用的溴离子发生脱附. 溶剂水对CTAB的稀释在离心清洗金纳米八面体表面的过程中发挥着重要作用. 金纳米粒子在离心场中的高速运动导致粒子周围双电层发生极化，极化双电层内产生的局部液流引起双电层内物质交换从而也影响了金纳米八面体表面的清洗效果. 金纳米八面体在硫酸溶液和碱性硝酸铅溶液中的电化学研究表明，经过离心清洗的金纳米八面体可以直接应用于单晶电化学研究.