龍選海

【摘 要】采用Tollens還原反應(yīng)制備了納米銀粒子（AgNP）。利用透視電子顯微鏡（TEM）及紫外可見分光光度計對納米銀的形貌及在海水中的穩(wěn)定性進行了表征。結(jié)果表明：納米銀呈類球形，平均粒徑為13nm；實驗表明，納米銀的穩(wěn)定性隨時間呈遞減趨勢，在海水中的穩(wěn)定性較低。本研究對納米銀在環(huán)境水體中的環(huán)境危害評估有重要的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】納米銀；穩(wěn)定性；海水；環(huán)境水體

0.引言

由于納米銀粒子（AgNP）近些年被廣泛應(yīng)用[1-6]。以往文獻已證明納米銀會不可避免地被排放到環(huán)境中。其中，大量納米銀會被排放并進入海洋。由于其光譜殺菌性，被排放入海洋的納米銀會對環(huán)境中的微生物造成負面影響，進而影響局部的生態(tài)環(huán)境。作為有效的抗菌納米材料，納米銀的環(huán)境毒理學已經(jīng)被廣泛研究[7-10]，其中，納米銀的毒性與其在水體中的穩(wěn)定性有密切關(guān)系。文獻表明，納米銀的穩(wěn)定性往往與其毒性成正比。因此，研究納米銀顆粒在海水中的穩(wěn)定性對其在海洋環(huán)境中的危險評估有重要意義。

本研究介紹了納米銀的合成方法，由于其環(huán)境友好性，該方法以被廣泛應(yīng)用于納米銀的研究領(lǐng)域。采用紫外可見分光光度計研究了納米銀在海水中的穩(wěn)定性。

1.材料與方法

1.1 試劑及儀器

硝酸銀 （AR）；D-麥芽糖；氨水；NaOH （AR）；去離子水；渤海海水水樣；紫外可見分光光度計。

1.2 納米銀的制備

稱取10-3mol/L的AgNO3和0.01mol/L的D-麥芽糖倒入至反應(yīng)器皿中，緩慢滴加NH4·H2O至濃度為5×10-3mol/L。向反應(yīng)體系中加入一定量NaOH使溶液pH值升至11.5。將所得納米銀用超濾裝置超濾，用1L去離子水將納米銀洗凈至pH為中性備用[7-9]。

1.3 納米銀在海水中的穩(wěn)定性

在去離子水及海水中溶解10mg/L納米銀，在24小時內(nèi)用紫外可見分光光度計分別測量其光譜峰值。

2.結(jié)果與討論

2.1納米銀的表征

圖1為采用透射電子顯微鏡對制備的納米銀進行的表征。圖1顯示納米銀顆粒呈類球形。圖2為采用紫外可見分光光度計對納米銀的紫外可見吸收光譜的表征。結(jié)果顯示，納米銀溶液的紫外可見光譜峰值位于400nm左右，該結(jié)果與文獻結(jié)果相一致[10]。

圖1 制備的納米銀的TEM照片

Fig. 1. TEM image of synthesized silver nanoparticles

圖2 納米銀的紫外可見光譜

Fig.2 UV-Vis spectrum of silver nanoparticles

2.2納米銀在去離子水與海水中的穩(wěn)定性

圖3為納米銀在去離子水及海水中的穩(wěn)定性測定。實驗表明，在去離子水中的納米銀的穩(wěn)定性在24小時內(nèi)無顯著變化，但在海水中光譜峰值隨時間增加呈遞減趨勢。圖4對納米銀在去離子水及海水中的光譜峰值進行了比較，結(jié)果表明，納米銀在海水中的峰值減小了約24%左右。在溶液中的納米銀作為溶膠顆粒存在，在膠體化學中，Shulze-Hardy規(guī)則表明，溶膠顆粒的穩(wěn)定性與其所在溶液中的反離子的價態(tài)呈反比[10-12]。其中，制備所得的納米銀的表面電荷為負電荷，因此，水樣中的高價態(tài)陽離子會對納米銀的穩(wěn)定性產(chǎn)生決定性影響。在海水中，陽離子主要呈1價或2價，其中，Na+，K+，Ca2+，與Mg2+為海水中含量最多的陽離子[10，11]。由于Ca2+與Mg2+呈2價，這兩種二價陽離子可以更有效的中和納米銀顆粒表面所帶的負電荷進而使納米顆粒之間的電子斥力減小，從而使納米銀顆粒之間聚集效應(yīng)變得顯著[9-12]。因此，由于納米銀的聚集效應(yīng)，納米銀的紫外可見光譜峰隨時間逐漸減弱。

圖3 納米銀在去離子水（a）與海水（b）中的穩(wěn)定性

Fig.3 Stabiity of silver nanoparticles in deionized water（a）and seawater（b）

圖4 紫外可見光譜峰值隨時間的變化（408nm）

Fig.4 Changes of the UV-Vis spectrum of silver nanoparticles at 408nm

3.結(jié)論

本研究表明，納米銀可由化學還原法制備，制備的納米銀形貌呈類球性且粒徑分布均勻。納米銀在海水中的穩(wěn)定性較在去離子水中的穩(wěn)定性要低，破壞納米銀穩(wěn)定性的主要原因為在海水中的陽離子含量。 [科]

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