一种简便的一锅法合成Au/Ag双金属纳米簇的方法，该纳米簇可作为荧光探针用于检测Hg2+和Cu2+ 林洪波， 杨泰群， 李雷， 刘朗

《Chemosensors》：Facile One-Pot Synthesis of Au/Ag Bimetallic Nanoclusters as a Fluorescent Probe for the Detection of Hg2+ and Cu2+ Hongbo Lin, Taiqun Yang, Lei Li and Lang Liu

　　摘要 荧光金属纳米团簇在重金属离子检测方面展现出巨大潜力。本文报道了一种通过简单的一锅法合成的双金属纳米团簇（GSH-Au/Ag NCs），该纳米团簇具有橙色荧光。合成的GSH-Au/Ag NCs在275 nm和610 nm处分别显示出最佳的激发和发射峰。银的加入可以增强金属纳米团簇的荧光强度。新合成的GSH-Au/Ag NCs的荧光可以被Hg2+和Cu2+显著抑制，由此设计出了一种“开-关”型荧光探针。优化了检测条件，包括pH值和探针浓度。在最佳检测条件下，Hg2+和Cu2+的检测限分别估计为40 nM和33 nM，检测范围为100–1200 nM。此外，通过将硫酸奎宁与新合成的GSH-Au/Ag NCs混合，制备了一种比率荧光探针。Hg2+和Cu2+能够有效抑制GSH-Au/Ag NCs的红色荧光，而硫酸奎宁的蓝色荧光保持不变。这导致荧光图像的RGB值发生可测量的变化。比率（R/B）与Hg2+和Cu2+的浓度呈线性关系，从而可以通过分析荧光图像的RGB值来确定它们的浓度。这种视觉检测方法显著减少了检测时间和成本，适用于水样中重金属离子的现场检测。

1. 引言
近年来，随着工业和农业活动的快速发展，重金属离子污染问题日益严重[1,2,3]。全球约14–17%的耕地受到重金属污染。这些离子可以通过食物链进入并积累在生物系统中，造成严重危害[4,5,6,7]。例如，汞离子（Hg2+）具有强烈的神经毒性和肾毒性，能够穿过血脑屏障，导致记忆障碍、情绪不稳定、震颤和中枢神经系统损伤，尤其对胎儿神经发育有害[8,9]。铜离子（Cu2+）的毒性低于汞离子，但由于其在电子和机械制造等行业的广泛应用，通过工业废物和排放大量释放到环境中。适量铜离子是人体必需的微量元素，但过量时会对肝脏、神经系统、肾脏和血液系统造成严重损害[10,11,12]。因此，开发简单且灵敏的检测水体中Hg2+和Cu2+的方法具有紧迫的实际意义。目前，有一些常用的重金属离子检测方法，包括原子吸收/发射光谱法（AAS/AES）[13,14,15]、电感耦合等离子体质谱法（ICP–MS）[16,17,18]和电化学方法[19,20]。尽管这些方法对金属离子检测具有高灵敏度，但通常需要复杂的样品预处理，仪器成本较高，且缺乏便携性，阻碍了快速现场分析。最近，荧光光谱技术因具有高灵敏度、良好选择性、快速分析、非破坏性测试和最小样品消耗量而被广泛用于重金属离子的检测[21,22,23]。在这方面，许多荧光材料，包括传统荧光染料、无机半导体量子点（QDs）和碳点（CDs），已被广泛用于制备重金属离子检测的荧光探针[24,25,26]。金属纳米团簇（MNCs）是一类具有许多吸引人的特性的新型荧光材料，如较大的斯托克斯位移、良好的生物相容性和优异的光稳定性，因此在构建重金属离子检测的荧光传感平台方面受到了广泛关注[7,27]。Benavides等人报道了一种使用多巯基聚合物作为模板原位还原铜纳米团簇的方法[28]。新制备的铜纳米团簇的荧光可以被Hg2+特异性抑制，设计出了一种“关闭”型荧光探针，其线性响应范围为0–100 μM。Chen等人开发了一种基于金纳米团簇/碳量子点（AuNC/CQD）纳米杂化探针的比率荧光方法，用于灵敏检测Hg2+[8]，线性响应范围为0.8–77 μM，检测限为0.36 μM。Yu等人通过将红色荧光的Au-GSH NCs与绿色荧光的FITC结合，设计了一种比率荧光探针[9]，该探针可用于活细胞和斑马鱼中Hg2+的快速检测和成像，具有高对比度。线性响应范围为0–20 μM，检测限为0.5 μM。Hao等人通过将Tb(III)和GSH-Cu NCs一步封装到金属有机框架（MOFs）中，制备了一种双发射荧光传感器[29]，Tb3+的荧光被Cu2+显著抑制，而Cu NCs的荧光保持不变。通过测量450 nm和548 nm处的荧光强度比，可以确定Cu2+的浓度。线性响应范围为1–30 μM，检测限为178 nM。Youn等人设计了简单的三肽来形成荧光Au NCs[30]，酪氨酸残基的数量影响探针对Cu2+和Fe3+的响应。荧光抑制是由于表面肽与金属离子之间的螯合作用引起的，导致团簇聚集。Cu2+和Fe3+的线性响应范围分别为0.25–25 μM（检测限=0.77 μM）和0.25–100 μM（检测限=3.2 μM）。MNCs的荧光性能对其在荧光探针领域的应用至关重要。金属掺杂是一种有效调节MNCs荧光特性的方法。与单金属纳米团簇相比，双金属纳米团簇的双金属结构可以通过双金属协同效应提高纳米团簇的稳定性和荧光性能[31,32]。Wang等人通过依次添加Zn2+和Ag+，显著提高了金纳米团簇的发光量子产率（在室温下接近100%）[33]。Mi等人使用谷胱甘肽（GSH）和溶菌酶作为保护配体，合成了受保护的双金属纳米团簇（Au/Ag bimetallic nanoclusters）[34]。合成的纳米团簇可以通过等电点沉淀高效分离。纯化的Au/Ag双金属纳米团簇对H2O2和羟基自由基具有高检测灵敏度。Li等人使用简单的绿色水热法，以GSH为模板合成了Au/Ag双金属纳米团簇[35]。制备的纳米团簇基于聚集诱导发射（AIE）具有高量子产率和稳定的荧光性能。加入NaClO和Cu2+会破坏纳米团簇的聚集结构，导致荧光抑制。在最佳检测条件下，该探针对游离氯的检测限为0.1 μM，对Cu2+的检测限为0.5 nM。

2. 材料与方法
2.1. 材料和仪器
所有化学试剂均为商业级，无需进一步分离或纯化即可直接使用。氯金酸（AuCl3·HCl·4H2O，AR，98%）、硝酸银（AgNO3，AR，99.8%）、硫酸奎宁、氢氧化钠（NaOH）和硝酸（HNO3）购自中国上海的Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.。还原型谷胱甘肽（GSH，AR，98%）购自中国上海的Macklin Inc.。所有金属盐，包括NaNO3、Mg(NO3)2、Zn(NO3)2、Mn(NO3)2、Ba(NO3)2、Ca(NO3)2、Co(NO3)2、Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、Cd(NO3)2、Hg(NO3)2、Pb(NO3)2、NaF、NaCl、Na2CO3和Na2SO4，均由Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.提供。实验过程中使用电阻率为18.2 MΩ·cm的超纯水，来自美国马萨诸塞州波士顿Think-lab的Labonova Smart超纯水系统。吸收光谱使用日本京都Shimadzu公司的两束UV-2600紫外分光光度计收集。荧光光谱使用英国Livingston的Edinburgh Instrument公司的FS5荧光光谱仪测量，时间分辨光谱使用同一公司的FLS920稳态/瞬态荧光光谱仪获得。TEM图像使用JEOL JEM 2010显微镜在200 kV下收集。X射线光电子能谱（XPS）测量使用美国马萨诸塞州Waltham的Thermo Fisher Scientific公司的ESCALAB 250Xi光电子能谱仪进行。

2.2. GSH-Au/Ag NCs的合成
水溶性荧光GSH-Au/Ag NCs的合成方法参考了相关文献[37]。通常，首先在室温下将新鲜制备的AuCl3·HCl（25 mM，0.6 mL）水溶液和一定量的AgNO3（50 mM，x mL）与6 mL超纯水混合，并在温和搅拌（600 rpm）下反应，然后立即加入GSH（50 mM，0.45 mL）。搅拌5分钟后，将混合物加热至80 °C并继续在温和搅拌（600 rpm）下搅拌12小时。加热反应完成后，得到黄色透明且具有强烈橙色荧光的GSH-Au/Ag NCs水溶液。通过改变AgNO3的用量可以控制Au:Ag的比例。合成的GSH-Au/Ag NCs储存在4 °C下，无需进一步纯化即可直接使用。

2.3. Hg2+和Cu2+的荧光检测
GSH-Au/Ag NCs的荧光可以被Hg2+和Cu2+显著抑制。为了检测Hg2+和Cu2+，通过用磷酸盐缓冲液（PBS：0.01 M，pH = 6.0）将GSH-Au/Ag NCs稀释100倍来制备荧光探针溶液。在加入特定浓度的Hg2+或Cu2+之前和之后分别记录荧光光谱。通常，将1.0 mL不同浓度的Hg2+或Cu2+溶液加入2.0 mL探针溶液中并充分摇匀。混合物在室温下孵育约30分钟，然后用荧光光谱仪（λex = 365 nm）记录荧光光谱。选择了15种常见离子（Na+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、Ba2+、Ca2+、Co2+、Cd2+、Pb2+、Fe3+、NO3?、F?、Cl?、CO32?和SO42?）来评估荧光探针的可行性。

2.4. 实际水样的分析
为了评估基于新合成的GSH-Au/Ag NCs的荧光探针的实际应用，我们使用该探针检测实验室自来水中的金属离子。检测过程中，首先将自来水通过孔径为0.22 μm的滤膜过滤，然后与等体积的PBS（pH 6.0）混合。随后向溶液中加入标准浓度的Hg2+和Cu2+溶液。使用上述类似的方法通过荧光光谱测量实际样品，并通过ICP-MS分析确认了该方法的可靠性。

2.5. Hg2+和Cu2+的视觉检测
为了视觉检测Hg2+和Cu2+，通过混合硫酸奎宁和GSH-Au/Ag NCs制备了一种比色荧光探针溶液。通常，将2 mL用PBS（0.01 M，pH = 6.0）稀释50倍的GSH-Au/Ag NCs与20 μL硫酸奎宁（100 μM）混合。然后加入1.0 mL不同浓度的Hg2+或Cu2+溶液并充分摇匀。在室温下孵育约30分钟后，将混合物转移到3 mL石英比色皿中，随后使用智能手机在365 nm紫外灯下拍摄荧光照片（HUAWEI nova Pro，华为公司，深圳）。拍照参数设置为：ISO-3200、S-0.5S、EV-0、F-1.8。通过MATLAB（R2018b）计算固定图像区域的RGB值获得颜色信息（RGB值）。测试设备的实物图像显示在图S1中。3. 结果 3.1. GSH-Au/Ag NCs的合成与表征 双金属纳米簇相比单金属纳米簇具有更强的荧光性能，这得益于两种金属成分之间的协同效应。在此，通过使用谷胱甘肽（GSH）作为封端配体，通过一个简单的一锅加热过程合成了水溶性的Au/Ag双金属纳米簇（GSH-Au/Ag NCs）。通常，将一定比例的AuCl3·HCl、AgNO3和GSH混合在水中，并在80°C下搅拌12小时。随着加热反应的进行，混合溶液逐渐从黄色变为无色，然后变为橙黄色。最终合成了具有强烈橙红色荧光的GSH-Au/Ag NCs，如图1a所示。发射光谱在约610 nm处显示一个峰值，最佳激发波长为275 nm。斯托克斯位移高达335 nm。这种大的斯托克斯位移是由于GSH-Au/Ag NCs通过p带中间态（PBIS）[27,38,39,40,41]的激发态弛豫引起的。吸收光谱在约200 nm处有一个主峰，在约295 nm和约400 nm处有两个肩峰。没有出现等离子体共振吸收峰表明在加热过程中没有形成大的金属纳米颗粒，这与TEM表征结果一致。如图1c所示，这些新合成的金属纳米簇的尺寸非常小，大约为1.45 nm。添加银离子仅影响发射峰的强度，而不改变荧光峰的位置，如图1b和图S2所示。Au与Ag的最佳摩尔比为48:1；因此这些纳米簇被用于后续的金属离子检测实验。引入银离子后，吸收峰从325 nm和375 nm移动到290 nm和400 nm，表明簇的电子结构发生了变化（图S3）。值得注意的是，掺杂后的簇的发射峰保持不变，仅观察到强度的变化。这可以通过我们提出的配体中心光致发光理论[27,38]来很好地解释。pH值是控制荧光纳米簇合成的关键参数[42]。如图1c和图S4所示，GSH-Au/Ag NCs可以在酸性（pH约2.5）和碱性（pH约10.0）条件下合成，而在中性条件（pH约7.0）下合成纳米簇较为困难。GSH-Au/Ag NCs是通过Au(I)-SG复合物的还原和生长以及银的掺杂形成的[43]。pH条件影响复合物的聚集程度和巯基的还原能力。在低pH条件下，复合物紧密聚集，有利于Au(I)的还原和生长。在中性条件下，复合物高度分散，不利于纳米簇的成核和生长。在碱性条件下，巯基的还原能力显著增强，仍然能够使Au(I)还原形成金纳米簇。通常，在碱性条件下合成的金纳米簇比在酸性条件下合成的更大，导致发射波长红移，如图S4所示。新合成的GSH-Au/Ag NCs的荧光发射波长与激发波长无关（图S5），这可以通过我们之前提出的基于配体在受限纳米表面上的相互作用的光致发光机制来解释[27,39,44]。通过XPS光谱确定了新合成的GSH-Au/Ag NCs中Au和Ag的价态。如图1d所示，观察到两个XPS峰，分别位于约368.0 eV和374.0 eV，对应于零价银的3d5/2和3d3/2轨道。另外两个峰位于约84.5 eV和88.2 eV，归属于金的4f7/2和4f5/2轨道[37]。每个峰都可以分解为两个重叠的峰。通常，前一个峰可以分解为分别位于约84.45 eV和85.20 eV的峰，对应于Au(0)和Au(I)。XPS数据表明，合成的GSH-Au/Ag NCs中Au与Ag的比约为12:1，但由于XPS的表面敏感性，这个比例可能被低估了。图1. (a) 新合成的GSH-Au/Ag NCs的吸收（黑色实线）、激发（红色虚线）和发射（红色实线）光谱。(插图) GSH-Au/Ag NCs在可见光（左）和紫外光（右）下的照片。(b) 不同Au与Ag比例的GSH-Au/Ag NCs的荧光发射光谱。(c) 在不同pH条件下合成的GSH-Au/Ag NCs的荧光发射光谱。(插图) 在紫外光（上）和可见光（下）下的相应照片。(d) 新制备的GSH-Au/Ag NCs的HRTEM图像（直方图描述了簇大小的统计分布。(e) GSH-Au/Ag NCs的XPS光谱。合成的荧光GSH-Au/Ag NCs表现出良好的光稳定性。如图2b所示，红线所示，这些簇的荧光在连续测量360次后几乎保持不变，时间跨度为3小时。这些特性，包括大的斯托克斯位移和良好的光稳定性，使GSH-Au/Ag NCs成为有前途的荧光探针材料。新合成的GSH-Au/Ag NCs对Hg2+和Cu2+表现出“开-关”响应。如图2a所示，在加入Hg2+和Cu2+后，GSH-Au/Ag NCs的荧光显著减弱，从而设计出了一种“开-关”类型的荧光探针。图2. (a) 在加入5 μM浓度的Hg2+和Cu2+之前和之后的GSH-Au/Ag NCs的荧光发射光谱。(插图) 在紫外光下的相应照片。(b) GSH-Au/Ag NCs对Hg2+的光稳定性及响应时间测试。荧光强度以30秒为间隔连续监测。3.2. 实验条件的可行性分析与优化 首先分析了检测方法的可行性。如图2a所示，在没有Hg2+和Cu2+的情况下，GSH-Au/Ag NCs表现出强烈的荧光，发射峰位于约610 nm；而在加入5 μM的Hg2+和Cu2+后，荧光显著减弱。如图2b和图S6所示，加入汞离子后几分钟内GSH-Au/Ag NCs的荧光达到稳定。这些结果表明Hg2+和Cu2+可以有效地淬灭GSH-Au/Ag NCs的荧光。基于GSH-Au/Ag NCs的离子诱导荧光淬灭效应，开发了一种用于检测Hg2+和Cu2+的荧光纳米探针。进一步优化了实验条件以提高探针的检测性能，包括探针的pH值和浓度。如图3和图S7所示，探针对金属离子的响应高度依赖于pH条件。随着pH值的增加，Hg2+对探针荧光的淬灭效率先增加后减少，在pH 6.0时达到最佳。对于铜离子，淬灭效率随pH值的增加而迅速上升，并在pH 5.0时趋于平稳。因此，使用PBS缓冲液（0.01 M）将探针系统的pH值固定在6.0。此外，探针的浓度也会影响其响应性能。如图S8和S9所示，随着探针浓度的降低，淬灭效率持续增加。当探针稀释200倍时，淬灭效率达到28倍（F0/F）。然而，进一步将稀释倍数增加到100倍以上会导致荧光强度显著降低，从而在光谱中产生较差的信噪比。因此，在后续检测过程中使用的探针被稀释了100倍。图3. GSH-Au/Ag NCs的荧光淬灭对pH值的依赖性。F0和F是在没有和有金属离子存在时的610 nm处的荧光强度。注意(a)中的Hg2+浓度为10 μM，(b)中的Cu2+浓度为5 μM。3.3. 检测机制的探索 在本节中，我们讨论了GSH-Au/Ag NCs与Hg2+和Cu2+之间可能的相互作用机制。在研究pH值对优化检测条件的影响时，发现GSH-Au/Ag NCs的灵敏度高度依赖于pH值。如图3所示，GSH-Au/Ag NCs对Hg2+和Cu2+的响应随着pH值的升高而逐渐增强。注意，随着pH值的增加，GSH-Au/Ag NCs对Hg2+的感应能力下降是由于Hg2+的水解形成了不溶性的氢氧化汞（Hg(OH)2[45]。另外，在低pH条件（pH < 2.5）下，GSH-Au/Ag NCs对Cu2+几乎没有响应，而Hg2+仍然可以导致探针荧光减弱50%。此外，通过添加EDTA可以完全恢复Cu2+引起的荧光淬灭。在Hg2+的情况下，添加EDTA只能恢复大约50%的淬灭荧光，如图4所示。这些结果表明这两种金属离子的淬灭机制不同。根据相关文献报道，Hg2+引起的GSH-Au/Ag NCs的荧光淬灭归因于金属-金属相互作用[46,47,48]，而Cu2+引起的荧光淬灭主要是由于它们与簇表面的氨基酸结合[49]。Au+和Hg2+之间的d10-d10金属亲和力导致GSH-Au/Ag NCs的有效荧光淬灭[47]。许多文献报告指出Cu2+对簇表面氨基酸的高亲和力[50]。图4. 在有和没有EDTA的情况下，GSH-Au/Ag NCs对Hg2+和Cu2+的荧光响应。这里，a、b、c、d和e分别表示NCs、NCs + Hg2+、NCs + Cu2+、NCs + Hg2+ + EDTA和NCs + Cu2+ + EDTA。注意EDTA的用量是汞和铜离子的两倍。为了进一步确认Hg2+和Cu2+对GSH-Au/Ag NCs荧光的淬灭机制，我们进行了吸收光谱和荧光寿命测量，以研究Hg2+和Cu2+存在下的GSH-Au/Ag NCs的光学性质。如图5a,b所示，加入Hg2+后GSH-Au/Ag NCs的吸收发生变化，而加入Cu2+后几乎不变。此外，尽管加入Hg2+后GSH-Au/Ag NCs的荧光显著减弱，但它们的荧光寿命几乎保持不变。相反，加入Cu2+后GSH-Au/Ag NCs的荧光寿命显著缩短，如图5c,d和图S10所示。这些结果再次证明了这两种金属离子具有不同的荧光淬灭机制。Hg2+离子通过金属亲和力与金结合，形成非发光化合物，属于静态淬灭机制。相比之下，Cu2+离子与簇表面的氨基酸相互作用，破坏了表面配体的组装结构，从而影响簇的激发态电子弛豫过程，导致荧光淬灭，属于动态淬灭机制。图5. (a,b) 与Hg2+和Cu2+混合前后的GSH-Au/Ag NCs的吸收光谱。(c,d) 在不同浓度下Hg2+和Cu2+存在下的GSH-Au/Ag NCs的时间分辨荧光光谱。3.4. GSH-Au/Ag NCs的选择性分析 为了评估荧光探针的选择性，研究了探针对水中其他潜在干扰离子（包括Na+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、Ba2+、Ca2+、Co2+、Cd2+、Pb2+、Fe3+、Cl?、NO3?、CO32?和SO42?）的响应。结果如图6所示。显然，在Hg2+和Cu2+存在下，GSH-Au/Ag NCs的荧光显著减弱。然而，在相应的优化检测条件下（所有干扰离子的浓度固定为5 μM），其他离子对GSH-Au/Ag NCs的荧光影响可以忽略不计。这一结果表明这种荧光探针可以特异性地检测Hg2+和Cu2+。在实际检测过程中，可以通过分别添加硫脲和EDTA来选择性地屏蔽Hg2+和Cu2+，从而区分Hg2+和Cu2+。图6. 基于GSH-Au/Ag NCs的荧光探针对Hg2+和Cu2+的选择性研究。所有离子的浓度均设置为5 μM。3.5. 通过GSH-Au/Ag NCs检测Hg2+和Cu2+ 基于GSH-Au/Ag NCs对Hg2+和Cu2+的“开-关”响应，开发了一种关闭型荧光探针。校准曲线是在最佳实验条件下构建的，通过测量在不同浓度的Hg2+和Cu2+存在下GSH-Au/Ag纳米颗粒（NCs）的荧光光谱来获得的。图7a和c分别展示了添加0–10 μM Hg2+和Cu2+后探针的荧光光谱。相应的相对荧光强度（F/F0，其中F和F0分别代表Hg2+和Cu2+）作为Hg2+和Cu2+浓度的函数在图7b和d中绘制。随着Hg2+和Cu2+浓度的增加，GSH-Au/Ag NCs的荧光强度呈现指数衰减，其特征是初始急剧下降后逐渐减缓。图7b中的插图显示，从0.1到1.2 μM的Hg2+浓度范围内，纳米探针的相对荧光强度与Hg2+浓度之间存在良好的线性关系。该线性关系可以用回归方程y = 1.050 ? 0.516x (R2 = 0.990)表示。根据公式LOD = 3δ/k估算出Hg2+的检测限（LOD）为40 nM，其中“δ”表示空白测量的标准偏差（n = 5），“k”表示校准曲线的斜率。这种检测灵敏度符合工业废水中Hg2+的检测要求，该废水中Hg2+的最大允许排放浓度为0.05 mg/L（GB 8978-1996，中国）[51]。该荧光探针在同一浓度范围（0.1–1.2 μM）内对Cu2+也表现出线性响应，回归方程为y = 0.996 ? 0.586x (R2 = 0.991）（图7d的插图）。Cu2+的LOD计算为33 nM，远低于饮用水中允许的最大浓度1 mg/L（15.6 μM，GB 5749-2022，中国）[52]。图7显示了在不同浓度的Hg2+（a）和Cu2+（c）（0至10 μM）存在下GSH-Au/Ag NCs的荧光发射光谱；图7b和d显示了在Hg2+（b）和Cu2+（d）存在下GSH-Au/Ag NCs的相对荧光强度（0至10 μM）。插图显示了0.1–1.2 μM范围内的线性拟合结果（y代表相对强度，x代表Hg2+和Cu2+的浓度）。

3.6. 实际水样分析
为了评估该荧光探针在Hg2+和Cu2+检测中的实际应用，我们进一步使用标准添加法测量了江南大学的自来水。由于自来水中Hg2+和Cu2+的浓度远低于探针的检测限，因此自来水样品没有引起探针的荧光淬灭。然而，当向实际水中添加不同量的Hg2+和Cu2+时，探针的荧光显著减弱，如图S11所示。 spiked样品的测定结果以及回收率和RSD值列在表1中。所提出方法的 spiked样品回收率在89%到104%之间，所有RSD值均小于5%。结果表明，基于GSH-Au/Ag NCs的荧光探针能够对实际水样中的Hg2+和Cu2+进行高度选择性和敏感的检测。

3.7. Hg2+和Cu2+的视觉检测
文献中报道的荧光探针通常具有足够的灵敏度来检测Hg2+和Cu2+，以满足实际需求。然而，这些探针大多依赖于使用光谱荧光仪精确测量荧光强度，这限制了它们在现场和快速检测重金属离子的应用[28,53,54,55]。通过使用智能手机捕捉荧光图像并分析图像的颜色参数，可以实现现场和快速检测金属离子。在此，通过混合硫酸奎宁和GSH-Au/Ag NCs制备了一种比率荧光探针。如图S12所示，当加入Hg2+和Cu2+时，GSH-Au/Ag NCs在约610 nm处的红色荧光显著减弱，而硫酸奎宁在约446 nm处的蓝色荧光保持不变。红色和蓝色荧光强度的比率变化导致荧光探针在紫外光下的荧光图像出现可见的颜色变化。如图8顶部照片所示，随着Hg2+和Cu2+浓度的逐渐增加，探针的颜色从红色逐渐变为紫色。我们分析了图像的RGB值，结果如图8所示。荧光探针图像的R/G值与汞离子（0.4–4 μM）和铜离子（0.2–2 μM）的浓度呈线性关系。基于智能手机的第三方应用程序可以通过照片分析实现Hg2+和Cu2+浓度的快速现场测定。

4. 结论
总之，通过一种简单的一锅加热方法合成了双金属荧光纳米簇（GSH-Au/Ag NCs）。基于合成的GSH-Au/Ag NCs设计了一种荧光探针。该探针对Hg2+和Cu2+表现出高度敏感的荧光淬灭响应，检测限分别为40 nM和33 nM，线性范围为0.1–1.2 μM。通过混合硫酸奎宁和GSH-Au/Ag NCs开发了一种比率荧光探针。RGB值的比率（R/B）与汞离子（0.4–4 μM）和铜离子（0.2–2 μM）的浓度呈线性关系，可以通过基于智能手机的分析实现快速、视觉检测。这种视觉检测方法显著减少了检测时间和成本，为水样中重金属的现场监测提供了实用的解决方案。该方法为环境监测应用提供了新的范式，满足了快速、现场检测重金属的迫切需求。

补充材料
以下支持信息可在以下链接下载：https://www.mdpi.com/article/10.3390/chemosensors14040078/s1
- 图S1：视觉检测装置的物理图像；
- 图S2：未添加AgNO3和添加AgNO3时合成的GSH-Au/Ag NCs的3D荧光光谱；
- 图S3：不同Au与Ag比例下合成的GSH-Au/Ag NCs的UV?vis吸收光谱；
- 图S4：在不同pH条件下合成的GSH-Au/Ag NCs的标准化荧光光谱；
- 图S5：不同激发波长下GSH-Au/Ag NCs的荧光发射光谱；
- 图S6：GSH-Au/Ag NCs对Hg2+的响应时间测试；
- 图S7：不同pH条件下Hg2+和Cu2+对GSH-Au/Ag NCs荧光淬灭程度的比较；
- 图S8：添加Hg2+前后不同稀释因子下GSH-Au/Ag NCs的荧光发射光谱；
- 图S9：不同稀释因子下GSH-Au/Ag NCs的荧光淬灭效率；
- 图S10：不同浓度下Hg2+和Cu2+存在下GSH-Au/Ag NCs的荧光光谱；
- 图S11：添加不同浓度Hg2+和Cu2+的自来水后荧光探针的荧光发射光谱；
- 图S12：添加铜离子前后开发的比率荧光探针的荧光光谱。