宏观块材金银合金结合了金和银的性质，是一种常见的贵金属材料。

• 高导电导热性: 合金保持了优异的电导率和热导率。
• 可调的化学稳定性: 金的加入显著提高了银的抗氧化和抗硫化能力。

当金和银在纳米尺度形成合金时，其性质并非两种金属的简单加和，而是涌现出独特的、可通过组分精确调控的协同效应。

• 组分可调的LSPR: 这是金银合金纳米颗粒最核心、最重要的特性。其LSPR吸收峰的位置可以通过精确地调控金银摩尔比，在纯银（~400 nm）和纯金（~520 nm）之间连续可调。这为比色传感和光学标签的设计提供了极大的灵活性。
• 协同增强的催化性能: 由于金和银原子在合金表面的协同作用（电子效应和系综效应），Au-Ag合金纳米颗粒在许多催化反应中（如选择性氧化、CO氧化）表现出比纯金或纯银高得多的催化活性和选择性。
• 兼具高SERS活性与高稳定性: 银具有最高的SERS增强因子，但化学性质不稳定；金化学性质稳定，但SERS增强因子稍弱。Au-Ag合金纳米颗粒完美地结合了两者的优点，既能提供接近于纯银的高SERS增强，又能借助金的钝化作用，表现出远高于纯银的化学稳定性和抗氧化能力。

对于金银合金，其功能拓展主要通过引入第三种金属形成三元合金或构建更复杂的核-壳结构来实现。

目标: 将第三种金属原子（如Pt, Pd, Cu）引入金银合金晶格中，形成三元合金纳米颗粒，以引入全新的催化功能。

• Au-Ag-Pd/Pt: 将具有优异加氢或氧化活性的钯（Pd）或铂（Pt）引入，可以获得兼具高催化活性、高稳定性和可调光学特性的多功能催化剂。

核心区别: 必须将随机合金与核-壳结构区分开。

• 随机合金: 金和银原子在晶格中随机分布，整个颗粒是一个均一的相，只表现出**一个**LSPR吸收峰。
• 核-壳结构 (如Ag@Au): 银核和金壳是两个不同的相。通常会表现出**两个**LSPR峰，分别对应于银核和金壳的等离激元共振。

金银合金纳米颗粒是双金属催化领域研究最广泛、最典型的模型体系之一，其核心优势在于协同催化效应。

合金化可以打破单一金属催化剂的性能瓶颈，实现“1+1>2”的效果。

• 电子效应 (配体效应): 金和银具有不同的电负性，在合金中会发生电荷转移，从而改变彼此的d带电子结构，优化其对反应中间体的吸附能，提高催化活性。
• 几何效应 (系综效应): 银原子的引入可以“稀释”并隔离金表面的连续活性位点，这对于需要特定数量原子参与的反应（系综大小敏感反应），可以极大地提高其产物选择性。

• 选择性氧化: Au-Ag合金纳米颗粒在醇类、苯乙烯等分子的选择性氧化反应中，表现出比纯金或纯银高得多的催化活性和对目标产物（如环氧苯乙烷）更高的选择性。
• 电催化: Au-Ag合金在氧还原、甲醇氧化等反应中也展现出独特的协同催化性能。

金银合金纳米颗粒（Au-Ag NPs）凭借其可调的光学特性、高SERS活性和高稳定性，在生物传感和成像领域是一种极具吸引力的多功能探针。

• 表面增强拉曼散射 (SERS): 这是Au-Ag NPs在传感领域最核心、最强大的应用。
  • 原理: Au-Ag NPs完美地结合了银的高SERS增强和金的高稳定性。它们可以提供接近于纯银的巨大信号增强，同时又能在复杂的生物体液中长时间保持稳定而不被氧化或腐蚀。
  • 应用: 是构建用于痕量疾病标志物、病毒、细菌等检测的高灵敏、高稳定性SERS探针的理想材料。
• 比色传感: Au-Ag NPs的LSPR峰位可以通过组分精确调控，这为设计多色生物传感器提供了可能。例如，可以制备出在同一体系中，分别响应不同目标物而变色的、具有不同初始颜色的多种合金探针。

金银合金纳米颗粒（Au-Ag NPs）在治疗领域的核心应用是其作为一种兼具高稳定性与高效杀菌能力的纳米抗菌剂。

Au-Ag NPs旨在结合银的广谱抗菌性和金的生物惰性，以期获得一种更安全、更长效的抗菌材料。

• 协同抗菌机理:
  1. 银离子（Ag⁺）释放: 合金中的银组分仍然可以缓慢氧化并释放出具有强生物活性的Ag⁺，从而破坏细菌的酶系统和DNA复制。
  2. 活性氧（ROS）生成: 合金表面可以催化产生活性氧，对细菌造成氧化损伤。
  3. 稳定性与长效性: 合金中金的存在可以钝化银的表面，减缓银离子的释放速率，从而在降低其对正常细胞的急性毒性的同时，实现更长效的抗菌效果。

通过将Au-Ag合金制备成棒状、星状等各向异性结构，同样可以使其LSPR峰红移至近红外区，用于光热治疗。

金银合金纳米颗粒（Au-Ag NPs）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银组分的离子释放。

• 核心毒性机制: Au-Ag NPs对哺乳动物细胞的毒性，主要来自于其在生理环境中银组分的缓慢氧化溶解并释放出的银离子（Ag⁺）。Ag⁺具有很强的细胞毒性，能够诱导氧化应激、DNA损伤和细胞凋亡。
• 金的减毒效应: 这是Au-Ag合金相比于纯AgNPs的一个潜在优势。合金中金的存在可以提高颗粒的整体电化学电位，从而抑制银的氧化和离子释放。因此，在相同尺寸下，Au-Ag合金的细胞毒性通常低于纯银纳米颗粒。

• 生物持久性: 与金和银类似，Au-Ag NPs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。
• 表面配体: Au-Ag NPs的毒性同样高度依赖于其表面包裹的配体。

高质量、组分均一的金银合金纳米颗粒的合成，其核心在于确保金和银两种前驱体能够同步还原并均匀混合。

这是制备金银合金纳米颗粒最核心、最主流的方法。

• 原理:
  1. 反应体系: 在水溶液中，将金的前驱体（通常是HAuCl₄）和银的前驱体（通常是AgNO₃）按照预设的摩尔比预先混合。
  2. 同步还原: 将一种还原剂（如柠檬酸钠、NaBH₄或抗坏血酸）快速加入到混合盐溶液中，同时将金离子（Au³⁺）和银离子（Ag⁺）同步还原为金属原子。
  3. 合金形成: 由于金和银的晶格结构相同（FCC）且晶格常数相近，新生成的金原子和银原子会倾向于共结晶，形成一个均一的固溶体，即合金。
  4. 稳定剂: 反应中通常需要加入稳定剂（如柠檬酸钠、PVP），以控制尺寸并防止颗粒团聚。
• 组分调控: 通过精确地调控初始溶液中金盐和银盐的摩尔比，可以方便地控制最终合金纳米颗粒的元素组成。

对金银合金纳米颗粒（Au-Ag NPs）的精确表征是确认其合金结构和独特光学性质的关键。对其光学光谱和元素分布的表征尤为重要。

• LSPR吸收光谱: 紫外-可见吸收光谱 (UV-Vis) 是判断是否成功形成合金的最重要、最快捷的初步证据。
  • 单一LSPR峰: 一份高质量的Au-Ag合金样品的光谱必须只包含一个LSPR吸收峰。如果光谱中出现两个独立的峰（一个在~400 nm，一个在~520 nm），则说明产物是金和银纳米颗粒的物理混合物，而不是合金。
  • 峰位与组分的关系: 该单一LSPR峰的位置应该位于纯银（~400 nm）和纯金（~520 nm）之间，并随着金含量的增加而系统性地红移。
• 元素组成与分布: 配备有能量色散X射线谱(EDX)的透射电子显微镜 (TEM-EDX) 是确认合金结构的金标准。
  • 元素映射 (Mapping): 通过对单个纳米颗粒进行EDX元素映射分析，可以直观地看到金和银两种元素是否在整个颗粒中均匀分布。
  • 线扫描 (Line Scan): 沿单个颗粒的直径进行线扫描，可以定量地分析金和银元素沿线的浓度变化，进一步确认其均匀性。
• 晶体结构: X射线衍射 (XRD)。用于确认Au-Ag合金为面心立方（FCC）的晶体结构。其衍射峰的位置应该位于纯金和纯银的衍射峰之间，并基本符合维加德定律（Vegard's law）。

金银合金纳米颗粒的表面工程是其所有应用（特别是生物医学应用）的基石。其表面化学的核心是基于金/银与硫之间极强的相互作用。

金（Au）和银（Ag）与硫（S）之间都可以形成非常稳定、具有共价键性质的金属-硫键。这为在金银合金表面牢固地“锚定”各种功能分子提供了无与伦比的便利。

• 原理: 几乎任何一个分子，只要在其末端通过化学合成引入一个硫醇基 (-SH)，就可以轻松地、自发地吸附到金银合金纳米颗粒的表面，形成一层致密的自组装单层膜（SAMs）。
• 配体交换 (Ligand Exchange): 这是最常用的表面修饰方法。可以从一个由弱配体（如柠檬酸根）稳定的Au-Ag NPs出发，通过将其与过量的、功能化的硫醇配体混合，即可轻松地将原来的弱配体替换掉，实现表面功能的转换。

• 聚乙二醇化 (PEGylation): 这是用于生物医学应用最重要的表面修饰。将末端带有硫醇基的聚乙二醇（PEG-SH）链连接到Au-Ag NPs表面。PEG层可以：1) 赋予其优异的生理环境稳定性；2) 有效“屏蔽”其表面，阻止蛋白吸附，躲避免疫系统清除，实现长循环；3) 显著降低其细胞毒性。
• 生物偶联 (Bioconjugation): 在PEG链的另一端可以预留活性基团（如-COOH, -NH₂, -N₃）。利用这些活性基团，可以通过成熟的偶联化学，进一步将抗体、多肽、核酸（Aptamer）等生物识别分子连接上去，从而赋予Au-Ag NPs主动靶向特定细胞或组织的能力。