基于成熟绿茶碳点合成CD-AgNPs复合材料的汞离子高效检测新策略

本研究针对水体中Hg(II)污染检测需求，开发了一种以绿茶衍生碳点(CDs)为还原剂和稳定剂的CD-AgNPs复合传感系统。研究人员通过室温合成优化工艺，构建出单分散纳米复合材料，实现了0.009 mg/L的检测限，为环境汞污染监测提供了简便、经济的解决方案。

　　

汞污染是威胁生态环境和人类健康的重大隐患，其中二价汞离子(Hg(II))因其强生物累积性和神经毒性备受关注。传统检测方法如原子吸收光谱(AAS)虽精准但设备昂贵，而纳米比色传感技术因其操作简便、成本低廉成为研究热点。然而现有银纳米颗粒(AgNPs)合成多依赖高温或有毒还原剂，且存在粒径不均、稳定性差等问题。

印度理工学院古瓦哈提分校(Indian Institute of Technology Guwahati)的研究团队创新性地利用成熟绿茶叶片制备碳点(CDs)，在室温条件下成功合成了兼具高灵敏度和选择性的CD-AgNPs复合材料。该系统通过局部表面等离子体共振(LSPR)效应实现可视化检测，当Hg(II)浓度在0.1-10 mg/L范围时，溶液颜色由红棕色变为无色，检测限低至0.009 mg/L。相关成果发表于《Next Nanotechnology》。

研究采用水热法制备绿茶CDs，通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)和场发射透射电镜(FETEM)表征纳米颗粒。关键实验包括：优化CDs用量(0.5 mL)与AgNO₃浓度(5 mM)的配比，pH=4时进行Hg(II)特异性检测，并利用X射线光电子能谱(XPS)证实银汞齐的形成机制。

【3.1 合成条件优化】
通过系统调节CDs体积(0.25-5 mL)和AgNO₃浓度(1-10 mM)，确定0.5 mL CDs与5 mM AgNO₃反应2小时为最佳条件，获得λ_max=426 nm的稳定LSPR吸收峰。

【3.2 材料表征】
FETEM显示CD-AgNPs呈球形(18.24±2.5 nm)，XRD证实(111)晶面存在，XPS检测到Ag3d_5/2(367.96 eV)特征峰，验证金属银的形成。

【3.3 检测性能】
在pH=4时对Hg(II)呈现特异性响应，线性范围0.1-10 mg/L(R²=0.99)。干扰实验表明1.5倍浓度其他金属离子不影响检测，自来水样品回收率达98.78-112.19%。

【3.4 作用机制】
FETEM和XPS证实Hg(II)被还原为Hg⁰并与Ag形成合金，导致LSPR蓝移。XRD新峰(JCPDS 00-034-0624)佐证了银汞齐生成。

该研究开创性地将生物质碳点应用于纳米传感领域，建立的"绿色合成-可视化检测"一体化方案，为环境重金属监测提供了新范式。相较于传统方法，该系统具有三大优势：一是利用废弃茶叶实现资源化利用；二是室温合成降低能耗；三是检测限优于多数报道值(0.009 vs 0.017 mg/L)。研究成果对发展现场快速检测技术和推动可持续纳米材料应用具有重要指导价值。