宏观块材铂是一种极其贵重的金属，以其优异的催化性能和超强的化学稳定性而闻名。

• 卓越的催化活性: 铂是元素周期表中催化性能最优异的元素之一，能够高效催化大量的化学反应。
• 极高的化学惰性: 铂的化学性质比金更稳定，在任何温度下都不与空气中的氧气反应，并且不溶于单一的强酸。

当铂以一维纳米线的形态存在时，其由高长径比和网络结构主导的纳米效应变得尤为突出，使其成为下一代电催化剂和柔性电子学的关键材料。

• 优异的电学与机械性能: 这是铂纳米线最重要的应用特性。
  • 高导电网络: 铂纳米线可以被方便地组装成三维多孔的导电网络（通常称为“气凝胶”或“纳米线毡”）。这个网络具有极高的比表面积和优异的导电性。
  • 卓越的机械柔性与稳定性: 由铂纳米线构成的自支撑网络具有优异的机械柔韧性和结构稳定性，可以承受弯曲、压缩等形变而结构不坍塌。
  这些特性使其成为一种理想的结构化催化剂，解决了传统粉末催化剂易团聚、难回收的问题。
• 一维电荷输运与传质: 电子被限制在一维的纳米线中进行输运，而纳米线网络构成的开放多孔结构为反应物和产物的传质提供了通畅的通道，这对于提高电催化反应的效率至关重要。

对于铂这种极其昂贵的催化材料，通过与其它（通常是更廉价的）过渡金属形成合金或核-壳纳米线，是降低成本和提升性能的最核心策略。

目标: 将一种或多种其它金属原子（如Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ru）引入铂纳米线中，形成合金纳米线，以精细调控其电催化性能。

• 性能提升机理:
  • 配体效应: 第二种金属的引入会改变铂原子的d带电子结构，优化其对反应中间体的吸附能。
  • 应变效应: 第二种金属原子与铂原子尺寸的差异，会导致铂晶格产生压缩或拉伸应变，同样会改变铂的d带中心，从而优化其催化性能。
• 典型应用: Pt-Ni, Pt-Co等合金纳米线是目前性能最高的氧还原反应（ORR）催化剂之一。

目标: 利用廉价的金属（如钯Pd）纳米线作为核，在其表面精确地包覆上几个原子层厚度的铂壳。

• 优势: 这种Pd@Pt核壳纳米线，其表面几乎全是铂原子，催化活性极高，但铂的用量却大大减少，是提高铂原子利用效率、降低催化剂成本的最有效策略之一。

铂纳米线是电催化领域最具潜力的下一代催化剂结构，其独特的网络结构为解决传统催化剂的诸多瓶颈提供了完美的解决方案。

与负载在碳粉上的传统0D铂纳米颗粒催化剂相比，自支撑的铂纳米线网络具有显著优势。

• 高活性与高质量活性: 铂纳米线具有极高的比表面积，且不含任何非活性载体，因此其单位质量的催化活性（质量活性）远高于传统的碳载铂催化剂。
• 高稳定性: 传统催化剂在燃料电池的苛刻工作条件下，面临两大衰减机制：1) 铂颗粒的溶解、迁移和团聚；2) 碳载体的电化学腐蚀。而由纯铂纳米线构成的自支撑网络从根本上消除了碳载体腐蚀的问题，同时其网络结构也抑制了纳米线的迁移和团聚，因此具有无与伦比的催化稳定性和使用寿命。
• 改善的传质: 纳米线网络构成的开放、多孔的三维结构，为反应物（如O₂）和产物（如H₂O）的快速传输提供了通畅的通道，极大地降低了传质阻力，在高电流密度下性能优势尤为明显。

铂纳米线不适用于光学成像。然而，其卓越的电催化活性、巨大的比表面积和优异的导电性，使其在电化学生物传感领域具有独特的应用价值。

由铂纳米线网络构成的三维多孔电极是构建高灵敏度、高稳定性电化学生物传感器的理想平台。

• 巨大的有效表面积: 铂纳米线网络电极的有效表面积远大于平面的二维电极，因此可以固定更多的生物识别分子（如酶、抗体、DNA），从而显著放大电化学信号，提高传感器的灵敏度。
• 优异的电子传输能力: 铂纳米线本身优异的导电性，能够快速地将生物识别事件（如酶催化反应）产生的电子信号传递到电极表面，实现快速响应。
• 卓越的催化活性与稳定性: 铂纳米线本身对许多生物小分子（如过氧化氢H₂O₂）就具有极高的电催化活性，可以直接用于无酶传感器的构建。其高化学稳定性也保证了传感器的长期稳定性和可重复使用性。

铂纳米线（PtNWs）在治疗领域的应用独树一帜，主要利用其作为“纳米酶”来调节细胞内的氧化还原稳态。

利用PtNWs的多重纳米酶活性，可以清除体内过量的活性氧（ROS），用于治疗与氧化应激相关的疾病。

• 多重酶模拟活性: PtNWs不仅具有类过氧化物酶活性，还被证明具有类过氧化氢酶（Catalase-like）和类超氧化物歧化酶（SOD-like）的活性。
  • 类过氧化氢酶: 可将有毒的H₂O₂分解为无害的O₂和H₂O。
  • 类超氧化物歧化酶: 可清除剧毒的超氧阴离子自由基（•O₂⁻）。
• 治疗应用: 这种清除ROS的能力，使其在治疗帕金森症、阿尔兹海默症、缺血再灌注损伤等氧化应激相关疾病方面展现出巨大的应用潜力。其极高的比表面积可能使其纳米酶活性高于球形的铂纳米颗粒。

铂纳米线（PtNWs）的生物安全性是一个需要综合评估的复杂问题，其毒性主要来自于其催化活性和其纤维状的形态两个方面。

• 氧化还原稳态的干扰: 这是PtNWs毒理学评估中最核心、最独特的考量。PtNWs极高的催化活性是一把双刃剑。它可能过度消耗细胞内正常的、用于信号传导的ROS，从而干扰细胞内精密的氧化还原信号网络，引发潜在的毒性。
• 类石棉效应 (Asbestos-like Effect): 这是评估所有高长径比纳米材料安全性的一个核心概念。如果PtNWs的长度足够长（> 15-20 μm）、刚性足够强且生物持久性足够高，它们可能会在被吸入肺部后，因无法被巨噬细胞完全吞噬而引发持续的、慢性的炎症反应，即“受挫的吞噬作用 (Frustrated Phagocytosis)”。

• 生物持久性: 铂在体内是不可生物降解的，存在长期蓄积于肝、脾等器官的风险。
• 离子释放: 纳米颗粒由于其高表面能，仍可能在复杂的生理环境中微量溶解，释放出铂离子。铂离子及其络合物具有已知的细胞毒性、肾毒性和致敏性。

高质量、超细、超长的铂纳米线的合成，通常依赖于在高温有机溶剂中进行的多元醇法。

这是制备铂纳米线最核心、最主流的方法。

• 反应体系: 在高沸点的多元醇（最常用的是乙二醇, EG）溶剂中，将铂的前驱体（通常是H₂PtCl₆）在高温下（~160 °C）还原。
• 关键组分与原理:
  1. 溶剂兼还原剂: 在高温下，乙二醇会缓慢地将Pt⁴⁺/Pt²⁺还原为Pt⁰。
  2. 形貌控制剂: 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是该反应中最重要的组分。PVP分子会选择性地吸附在铂晶体的{100}晶面上，极大地抑制了这些侧面晶面的生长。
  3. 氧化刻蚀与孪晶诱导: 与合成银纳米线类似，通过向反应体系中引入痕量的氧化刻蚀剂（如Fe³⁺），可以优先将不稳定的晶种氧化溶解掉，而保留下有利于一维生长的特定结构晶种。
  4. 一维生长: 在PVP对侧面的抑制作用下，铂原子会优先在未被覆盖的端点处沉积，最终形成超细（直径可达2-5 nm）、超长（长度可达数微米甚至数十微米）的线状结构。
• 长径比调控: 通过精确地调控PVP与铂前驱体的摩尔比、反应温度和时间等参数，可以方便地控制铂纳米线的最终长度和直径。

对铂纳米线（PtNWs）的精确表征是评估其能否用于电催化的关键。对其电催化活性和形貌的表征尤为重要。

• 电化学测量: 这是评价铂电催化剂性能的金标准。
  • 循环伏安法 (CV): 通过测量铂在酸性电解液中氢吸脱附峰的电量，可以精确计算其电化学活性表面积（ECSA），这是评价催化剂利用率的核心参数。
  • 旋转圆盘电极 (RDE): 结合线性扫描伏安法（LSV），可以精确测量催化剂对特定反应（如ORR）的质量活性和面积比活性。

• 形貌与尺寸: 透射电子显微镜 (TEM) 是表征PtNWs直径、长度和结晶性的金标准。扫描电子显微镜 (SEM) 则更适合观察由大量纳米线构成的三维网络的宏观形貌和孔道结构。
• 晶体结构: X射线衍射 (XRD)。用于确认PtNWs为面心立方（FCC）的晶体结构。

铂纳米线的表面工程是其催化应用中至关重要的一环，其核心任务是实现“洁净”的催化表面并构建稳定的三维网络。

合成过程中使用的稳定剂（如PVP）会吸附在铂表面，覆盖催化活性位点，严重影响其催化性能。

• 配体去除: 在将催化剂用于催化反应之前，通常需要进行“清洗”步骤以去除这些表面吸附的有机配体。常用的方法包括：
  • 热处理: 在惰性或还原性气氛下，通过高温退火将有机物分解。
  • 化学清洗: 用乙酸等溶剂在一定温度下清洗，以选择性地去除PVP等配体。
  • 电化学清洗: 通过在电解液中进行多次循环伏安扫描，可以氧化去除表面的有机物。

• 网络构筑: 将合成的铂纳米线分散液通过冷冻干燥或过滤等方法，可以构筑成具有特定宏观形貌的自支撑三维网络（如气凝胶、纳米线毡），可直接作为结构化的催化剂或电极使用。