基于灯心草花绿色合成的银纳米颗粒可持续制备及其对NO2 和NH3 气体的高效检测性能研究

本研究通过绿色合成方法，利用灯心草花（Juncus acutus）提取物制备银纳米颗粒（AgNPs），并系统评估其对有毒气体NO2 和NH3 的传感性能。研究人员采用XRD、FE-SEM和EDX等技术表征纳米材料，发现AgNPs在100°C对NO2 的灵敏度达15.09%，在200°C对NH3 的灵敏度高达25%，且响应/恢复时间最短仅16.74s。该研究为开发环保、高效的气体传感器提供了新思路，对环境污染监测具有重要意义。

　　

随着工业发展导致空气污染加剧，NO₂
和NH₃
等有毒气体的检测成为环境监测的迫切需求。传统化学合成纳米材料的方法存在高能耗、有毒试剂等问题，而植物提取物绿色合成技术因其环保特性备受关注。发表在《Results in Materials》上的这项研究，创新性地利用中东地区常见植物灯心草花制备银纳米颗粒，并探索其在气体传感领域的应用潜力。

研究团队采用三步法开展实验：首先通过水热法从灯心草花中提取活性成分；随后用9 mM AgNO₃
溶液在80°C下还原合成AgNPs；最后通过滴铸法将纳米颗粒沉积在玻璃基底上构建传感器。表征技术包括X射线衍射（XRD）分析晶体结构、场发射扫描电镜（FE-SEM）观察形貌、透射电镜（TEM）测定粒径以及能源色散X射线（EDX）验证元素组成。

FE-SEM与TEM分析显示，制备的AgNPs呈球形，平均粒径67.4 nm。EDX谱图在3 keV处出现典型银元素峰，证实成功合成。XRD图谱显示面心立方结构，特征峰位与标准卡片（JCPDS 04-0783）完全匹配。

在气体传感性能测试中，AgNPs对NO₂
的响应机制属于p型半导体行为：气体分子夺取电子导致电阻升高，100°C时灵敏度最佳（15.09%）。而对NH₃
的检测则基于还原反应机制，200°C时灵敏度达峰值25%。响应动力学研究发现，NO₂
在300°C时响应最快（19.71s），而NH₃
在200°C恢复最快（16.74s），这归因于温度对气体吸附/解吸动力学的调控作用。

该研究证实灯心草花合成的AgNPs具有优异的传感性能：其灵敏度超过同类研究，且响应速度比传统金属氧化物传感器快3-5倍。特别值得注意的是，该方法避免了有毒化学还原剂的使用，纳米颗粒的生物相容性显著提升。这些发现不仅为开发新型环保传感器提供了技术路线，也为植物资源在纳米技术中的应用拓展了新方向。未来研究可进一步优化提取工艺，探索其对其他VOCs的检测潜力。