荧光银纳米团簇的绿色合成及其在铜、汞离子检测中的应用

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目前,检测污水中重金属元素的通用方法常会使用有害试剂,且存在受干扰影响大等不足,亟待发展一些更绿色环保、检测快速便捷、成本低廉、精度更高的新检测方法。近年来发展的一些新兴荧光纳米材料有望应用于此,其中银纳米团簇由于具有优良的荧光性能、高效的催化性能、良好的生物安全性等优点,被广泛用于离子检测、反应催化、生物成像等研究。本文以谷胱甘肽为配体,分别采用超声法、紫外法和自然时效法三种绿色合成方法制备了具有蓝色荧光的银纳米团簇。从温度、pH值、溶液中金属离子等方面研究了对银纳米团簇荧光稳定性的影响,并利用银纳米团簇特定条件下的荧光猝灭效应实现对溶液中痕量铜、汞离子的定性、半定量检测。三种绿色制备方法中,超声法合成荧光银纳米团簇的速度最快,60W超声反应只需6min~8min,合成银纳米团簇尺寸小,约为2nm左右,且荧光强度较高。该方法在谷胱甘肽与银摩尔比为1:1~1:8,温度在4℃~25℃内,pH值在4.5~5.2范围内时能够合成荧光银纳米团簇,其中当摩尔比1:1、25℃、pH值5.0条件下合成银纳米团簇的荧光性能最佳。紫外法合成约需要40min~50min,合成银纳米团簇中有一些颗粒尺寸长大,荧光强度低于超声法。自然时效法合成银纳米团簇的尺寸及荧光性能均与超声法合成相当,但反应时间需要30h~40h,合成反应速率较慢。研究发现储存温度、溶液pH值、溶液中不同的金属离子都可能影响银纳米团簇的荧光稳定性,合成后的银纳米团簇在4℃保存数月荧光性能几乎不变,但在40℃保温时则会很快发生明显下降,但我们发现加入抗坏血酸作为增稳剂,则可以提高银纳米团簇的温度稳定性。在pH值4.2的环境中使用时银纳米团簇的荧光强度最高。铜离子与汞离子均可以使银纳米团簇发生荧光猝灭,但这个过程中两者的紫外光谱变化又有不同的特征,铜离子会使银纳米团簇的吸收峰从350nm蓝移至343nm处,而汞离子则是使银纳米团簇的吸收峰减弱消失。基于银纳米团簇对不同浓度铜离子、汞离子的光谱响应变化,可以实现对溶液中痕量铜离子、汞离子的半定量检测。
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