基于没食子酸钝化铁银双金属纳米复合物的荧光锌离子检测新策略及其在环境与健康领域的应用

本文创新性地利用没食子酸（GLA）钝化的铁银双金属纳米复合材料（AgGLAFe），首次实现了通过金属增强荧光（MEF）淬灭机制高灵敏度检测Zn2+（检测限1×10?6 M，线性范围5×10?9-5×10?6 M）。该研究为重金属污染监测提供了新型传感平台，并揭示了银纳米粒子表面等离激元能量转移的辐射模型机制。

　　

Highlight

AgGLAFe水溶胶：金属化银表面MEF的演化

没食子酸（GLA）作为厨房常见物质的组成部分，凭借其还原性和封端特性被用于合成铁基纳米粒子[39]。反应体系中未引入其他外部还原剂。将Fe³⁺加入GLA后生成黑色水溶胶（GLAFe）。GLA被氧化为邻醌（OGLA）[40]，而Fe³⁺被还原为零价铁纳米粒子。GLA在其溶液形态下呈现弱荧光（λ_em=365 nm），且该荧光在形成GLAFe纳米复合材料后显著淬灭。有趣的是，当向GLAFe水溶胶中加入Ag⁺时，溶液颜色由黑色变为红棕色（AgGLAFe），并在365 nm处引发强烈的荧光增强现象。我们推测Ag⁺被Fe⁰还原为Ag⁰（E⁰ Fe²⁺/Fe = -0.44 V，E⁰ Ag⁺/Ag = 0.8 V），并在Fe₃O₄表面形成银纳米粒子装饰的复合结构。透射电子显微镜（TEM）图像显示AgGLAFe纳米复合材料中存在明显的晶格条纹间距0.23 nm和0.20 nm，分别对应Fe₃O₄的(311)晶面和Ag的(200)晶面。选区电子衍射（SAED）图谱进一步证实了Fe₃O₄和Ag晶面的共存。X射线光电子能谱（XPS）分析在结合能367.8 eV（Ag 3d_5/2）和373.8 eV（Ag 3d_3/2）处检测到银元素信号，证实了零价银的存在。在710.2 eV和723.5 eV处的特征峰则对应于Fe₃O₄中的Fe 2p_3/2和Fe 2p_1/2。没食子酸的芳香碳信号在284.5 eV（C=C）、286.1 eV（C-O）和288.6 eV（O-C=O）处清晰可见。

Conclusions

• AgGLAFe是一种双金属、成本效益高的传感平台，可独特地用于检测水中的Zn²⁺离子。（检测限1×10^?6 M，线性检测范围5×10^?9至5×10^?6）。

• 此检测通过淬灭机制实现，这与现有文献通常报道的趋势相反。通常，已报道的研究采用增强或开启（turn-on）机制来传感Zn²⁺。

• Fe₃O₄作为锚点或支架支撑银纳米粒子，在Zn²⁺存在下参与了淬灭现象。