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(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)納米銀的形貌及在海水中的穩(wěn)定性進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：納米銀呈類(lèi)球形，平均粒徑為13nm；實(shí)驗(yàn)表明，納米銀的穩(wěn)定性隨時(shí)間呈遞減趨勢(shì)，在海水中的穩(wěn)定性較低。本研究對(duì)納米銀在環(huán)境水體中的環(huán)境危害評(píng)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(xiàn)已證明納米銀會(huì)不可避免地被排放到環(huán)境中。其中，大量納米銀會(huì)被排放并進(jìn)入海洋。由于其光譜殺菌性，被排放入海洋的納米銀會(huì)對(duì)環(huán)境中的微生物造成負(fù)面影響，進(jìn)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(xué)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(xiàn)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(duì)其在海洋環(huán)境中的危險(xiǎn)評(píng)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(jiàn)分光光度計(jì)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(jiàn)分光光度計(jì)。

1.2 納米銀的制備

稱(chēng)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(shí)內(nèi)用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)分別測(cè)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(duì)制備的納米銀進(jìn)行的表征。圖1顯示納米銀顆粒呈類(lèi)球形。圖2為采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)納米銀的紫外可見(jiàn)吸收光譜的表征。結(jié)果顯示，納米銀溶液的紫外可見(jiàn)光譜峰值位于400nm左右，該結(jié)果與文獻(xiàn)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(jiàn)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(cè)定。實(shí)驗(yàn)表明，在去離子水中的納米銀的穩(wěn)定性在24小時(shí)內(nèi)無(wú)顯著變化，但在海水中光譜峰值隨時(shí)間增加呈遞減趨勢(shì)。圖4對(duì)納米銀在去離子水及海水中的光譜峰值進(jìn)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(xué)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(jià)態(tài)呈反比[10-12]。其中，制備所得的納米銀的表面電荷為負(fù)電荷，因此，水樣中的高價(jià)態(tài)陽(yáng)離子會(huì)對(duì)納米銀的穩(wěn)定性產(chǎn)生決定性影響。在海水中，陽(yáng)離子主要呈1價(jià)或2價(jià)，其中，Na+，K+，Ca2+，與Mg2+為海水中含量最多的陽(yáng)離子[10，11]。由于Ca2+與Mg2+呈2價(jià)，這兩種二價(jià)陽(yáng)離子可以更有效的中和納米銀顆粒表面所帶的負(fù)電荷進(jìn)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(jiàn)光譜峰隨時(shí)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(jiàn)光譜峰值隨時(shí)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(xué)還原法制備，制備的納米銀形貌呈類(lèi)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?yàn)樵诤Ｋ械年?yáng)離子含量。 [科]

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