氮掺杂碳点稳定银纳米颗粒复合材料用于水体汞离子(Hg2+)的高灵敏比色检测

本研究创新性地开发了基于氮掺杂碳点(N-CDs)稳定银纳米颗粒(AgNPs)的纳米复合材料，通过表面等离子体共振(SPR)效应和置换反应(GRR)机制，实现了对水体Hg2+的超灵敏检测（检出限10.67 nM）。该传感器兼具绿色合成、优异选择性和环境适应性三大优势，为重金属污染监测提供了新思路。

　　

Highlight

本研究亮点在于开发了N-CDs/AgNPs纳米复合材料，通过巧妙的置换反应(GRR)机制实现Hg²⁺的超灵敏检测。氮掺杂碳点不仅作为绿色还原剂，其表面富集的氨基更显著增强了Hg²⁺捕获能力，使传感器在复杂环境基质中仍保持优异性能。

材料表征

高分辨透射电镜(HR-TEM)显示AgNPs呈均匀球形分布（平均粒径12.4 nm），选区电子衍射(SAED)证实其面心立方(fcc)晶型。X射线衍射(XRD)图谱中(111)、(200)、(220)晶面衍射峰与标准卡片(JCPDS No.04-0783)完美匹配，证实AgNPs的高结晶度。

检测机制

当Hg²⁺接触AgNPs时，发生氧化还原反应：Hg²⁺ + 2Ag⁰ → Hg⁰ + 2Ag⁺。该过程导致AgNPs溶解，其表面等离子体共振(SPR)吸收峰强度随Hg²⁺浓度增加而规律性降低，形成"看得见"的比色响应。

Conclusion

该传感器展现出三大技术优势：1）绿色合成的N-CDs同时作为还原剂和稳定剂；2）置换反应赋予超高灵敏度（10.67 nM）和抗干扰能力；3）适用于实际水样检测。这项工作为发展便携式重金属检测设备奠定了材料基础。