化学还原法通过化学还原剂将金前驱体（如四氯金酸，HAuCl₄）还原为金纳米颗粒。常见的还原剂包括柠檬酸、硼氢化钠等。这些还原剂在特定条件下（如温度、pH值、搅拌速度等）将金前驱体中的金离子还原为金属金，形成纳米金颗粒。

化学还原法制备纳米金的基本原理

1.还原剂的作用机制

化学还原法制备纳米金的核心是利用还原剂将金离子（如Au³⁺或Au⁺）还原为金原子。还原剂具有还原性，能够提供电子给金离子，使其发生还原反应。例如，常见的还原剂如柠檬酸钠、硼氢化钠等，它们在溶液中会解离出具有还原性的离子或分子，与金离子发生氧化还原反应。

2.金离子还原过程

金离子的还原过程是一个复杂的动力学过程。以Au³⁺为例，在还原剂的作用下，Au³⁺首先被还原为Au⁺，然后进一步还原为Au原子。这些金原子在溶液中会相互聚集，形成金核。随着反应的进行，金核不断生长，最终形成纳米金颗粒。在生长过程中，溶液中的稳定剂（如柠檬酸根离子）会吸附在纳米金颗粒的表面，防止颗粒之间的团聚，从而保证纳米金颗粒具有良好的分散性。

3.影响因素

纳米金的尺寸、形貌和分散性受到多种因素的影响，包括还原剂的种类和浓度、金盐的浓度、反应温度、pH值以及搅拌速度等。不同的还原剂具有不同的还原能力和反应速率，会导致生成的纳米金颗粒的尺寸和形貌有所差异。反应温度会影响反应速率和纳米金颗粒的生长速度，高温通常会加快反应速率，但也可能导致颗粒团聚。pH值会影响还原剂和金离子的存在形式以及它们之间的反应活性，从而影响纳米金的制备效果。搅拌速度则有助于使反应物充分混合，保证反应的均匀性。

化学还原法制备纳米金

1.柠檬酸还原法：

原理：柠檬酸在加热条件下作为还原剂，将四氯金酸中的金离子还原为金属金。柠檬酸同时作为稳定剂，防止纳米金颗粒聚集。

步骤：将四氯金酸（HAuCl₄）溶解在去离子水中，配制成一定浓度的溶液。将柠檬酸加入到金前驱体溶液中，搅拌均匀。将混合溶液加热至沸腾，保持沸腾状态10-15分钟，观察溶液颜色从黄色变为酒红色，表明纳米金颗粒已生成。冷却至室温后，通过离心分离纳米金颗粒，用离子水和乙醇洗涤数次，去除未反应的前驱体和柠檬酸。将纳米金颗粒分散在适量的去离子水中，保存于4℃冰箱中备用。

优缺点：该方法反应速度快，制备的纳米金颗粒尺寸较小，一般在2 - 10 nm之间，且尺寸分布较窄。但是，硼氢化钠还原性强，反应过程难以准确控制，容易导致纳米金颗粒团聚。此外，硼氢化钠具有Poison 性，操作时需要注意安全。

2.硼氢化钠还原法：

原理：硼氢化钠（NaBH₄）是一种强还原剂，能够在常温下迅速将四氯金酸中的金离子还原为金属金。这种方法可以制备尺寸均匀的纳米金颗粒。

步骤：将四氯金酸（HAuCl₄）溶解在去离子水中，配制成一定浓度的溶液。在搅拌条件下，将硼氢化钠溶液逐滴加入到金前驱体溶液中。观察溶液颜色从黄色变为酒红色，表明纳米金颗粒已生成。通过离心分离纳米金颗粒，用去离子水和乙醇洗涤数次，去除未反应的前驱体和硼氢化钠。将纳米金颗粒分散在适量的去离子水中，保存于4℃冰箱中备用。

优缺点：抗坏血酸还原法反应条件温和，对环境友好，制备的纳米金颗粒具有良好的分散性和生物相容性。该方法还可以通过控制反应条件来调节纳米金颗粒的尺寸和形貌。然而，反应速度相对较慢，制备周期较长。