金作为一种贵金属，具有稳定的物理化学性能、良好的导热性、导电性和出色的延展性。而当金粉被精确调控至纳米尺度时，它不仅继承了金的本征特质，而且还展现出了特异的表面效应、小尺寸效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，将其推向了材料科学、生物医药、电子器件、催化、传感等诸多尖端应用的舞台核心。本篇文章聚焦纳米金粉的独特性质，看看其在上述领域中的应用情况。

1、高端导电浆料

以金作为主要功能相的导电浆料性能优良，其体电阻率约为2.44 μΩ·cm，且细线分辨率高，具有印刷性能优良，膜层表面平整，背光孔隙度小，膜边沿收缩率小以及切面密度高等优点

通常被用于层布线导体、气敏元件、微波混合集成电路以及大功率晶体管芯片和引线框架等高密度厚膜集成电路中。而相比金属银、铜等材料，金的化学性质也更加稳定，不易发生氧化，即使在复杂严苛的环境下也几乎没有电子迁移的倾向，因此使用纳米金粉制备的电路的可靠性极佳，但由于纳米金粉成本较高，难以在民用领域得到大规模应用，主要用于制备航空航天及军事领域高可靠性 MCM 组。

一般用于制备厚膜浆料的金粉形貌需为球形或类球形、振实密度高、粒径在微米或亚微米，才能在烧结后具有优异的附着力，而我国目前生产的金粉难以满足这些需求，主要由美日企业主导，其中最有代表性的就是美国的杜邦公司，年产1000吨左右的各类浆料，且种类高达800多种。

(a) DuPont 5742 的金粉形貌图；(b) DuPont 5738的金粉形貌图（来源：参考文献1）

2、催化

由于金的第一电离能很大， 并且ｄ轨道外层电子是全充满的，这就使得它很难失去电子，化学惰性极高，因此过去金在反应中不被用来作为催化剂。然而，后来不少研究者发现金粒子缩小至纳米尺度下时，其表面原子配位不饱和性显著提高，加之其大的表面积和强的π路易斯酸性，其展现出了出色的表面分子活性和选择性，可以在低温下很好地活化碳碳双键和碳碳三键。目前金催化剂最多的应用是环化反应，可以合成苯环，吲哚环，喹啉环，咪唑环，恶唑环等等，也可以合成各种高位阻的杂环，稠环等。除此之外，金纳米颗粒在乙炔的氢氯化反应和一氧化碳的氧化中有着独特的催化效果。

金催化的芳环和芳杂环化反应（来源：参考文献3）

通常，纳米金催化的主要两种主要形式：一种是以纳米金胶体的形式进行催化，即纳米金颗粒分散在溶液中，直接参与催 化反应。另一种形式是将纳米金负载到载体上，通过载体的协同作用来完成催化过程。而后者的催化活性主要受到金颗粒尺寸大小、载体及金和载体间的相互接触结构等的影响，其中，金粒子粒径的大小为关键影响因素。一般来说，当金颗粒的粒径小于5nm时， 由于表面和界面效应以及量子效应，金催化剂就会表现出非常高的催化活化能力，而当金颗粒的粒径大于10nm时， 其相应的金催化剂催化活性就会显著下降。

3、生物医用

纳米金具有优良的生物相容性和低毒性，并且表面改性比较容易，这些特性使其在生物医学方面表现出极大的应用价值，比如作为生物分子检测标记物、生物成像探针、药物载体等。

（1）生物分子检测：纳米金颗粒可以与蛋白质相连，因此，可以使用纳米金颗粒作为标记物的试剂进行特定抗原或者DNA的检测，具有操作简单、现象明显而且准确度高、灵敏性强的优点。

胶体金试剂检测原理（来源：参考文献4）

（2）生物成像：金颗粒可以吸收和反射特定波段的光，并随着自身性质和尺寸的变化而呈现出不同的颜色，因此常用作生物成像的探针，被广泛应用于肿瘤的诊断，其灵敏度和精准度都很理想。

金纳米颗粒在生物成像中的应用（来源：参考文献4）

（3）光热治疗：金纳米棒除了具有良好的生物相容性，而且还具有各向异性，可以通过调节它的长径比可对其纵向吸收峰在可见区-近红外区进行调控，从而实现高效的光热转换，可用于升高肿瘤组织的温度，以达到杀死肿瘤细胞的目的，具有空间定位精准、对患处周围细胞组织损伤较小的优点。

（4）药物传输和控制释放：纳米金表面积比较大，其表面易修饰，药物能够很容易的结合到纳米金表面，从而形成纳米金载药体系。由纳米金形成的载药体系具有增加药物溶解性、增加细胞毒性、使药物稳定性增加等特点。

小结

从高可靠性电子线路、高端催化系统到高敏医疗检测及治疗手段，金纳米颗粒凭借在稳定性、生物相容性、光学响应性及特定催化活性上的显著优势，发挥着不可替代的作用，不过，目前高端纳米金材料仍以进口为主，因此对粉体行业业内同仁而言，还需在精密可控合成、表面包覆与修饰工艺、稳定分散体系构建等核心技术上进行深度探索。

参考文献：

1、王心远.液相还原法制备单分散超细金粉研究[D].哈尔滨工业大学

2、李林.负载型纳米金催化剂的制备及其催化性能的研究[D].湘潭大学.

3、小辣椒试剂.《常见金催化剂》.有机合成.

4、材料微课堂.《医疗检验“好帮手”——纳米金》.西材青年.

粉体圈Corange整理