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納米銀在海水中的穩(wěn)定性如何?

信息來源: http://www.qdhlgjgzj.cn  時(shí)間:2018-11-16 14:38:58 

【摘 要】采用Tollens還原反應(yīng)制備了納米銀粒子(AgNP)。利用透視電子顯微鏡(TEM)及紫外可見分光光度計(jì)對(duì)納米銀的形貌及在海水中的穩(wěn)定性進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:納米銀呈類球形,平均粒徑為13nm;實(shí)驗(yàn)表明,納米銀的穩(wěn)定性隨時(shí)間呈遞減趨勢(shì),在海水中的穩(wěn)定性較低。本研究對(duì)納米銀在環(huán)境水體中的環(huán)境危害評(píng)估有重要的借鑒意義。 
  【關(guān)鍵詞】納米銀;穩(wěn)定性;海水;環(huán)境水體 
  0.引言 
  由于納米銀粒子(AgNP)近些年被廣泛應(yīng)用[1-6]。以往文獻(xiàn)已證明納米銀會(huì)不可避免地被排放到環(huán)境中。其中,大量納米銀會(huì)被排放并進(jìn)入海洋。由于其光譜殺菌性,被排放入海洋的納米銀會(huì)對(duì)環(huán)境中的微生物造成負(fù)面影響,進(jìn)而影響局部的生態(tài)環(huán)境。作為有效的抗菌納米材料,納米銀的環(huán)境毒理學(xué)已經(jīng)被廣泛研究[7-10],其中,納米銀的毒性與其在水體中的穩(wěn)定性有密切關(guān)系。文獻(xiàn)表明,納米銀的穩(wěn)定性往往與其毒性成正比。因此,研究納米銀顆粒在海水中的穩(wěn)定性對(duì)其在海洋環(huán)境中的危險(xiǎn)評(píng)估有重要意義。 
  本研究介紹了納米銀的合成方法,由于其環(huán)境友好性,該方法以被廣泛應(yīng)用于納米銀的研究領(lǐng)域。采用紫外可見分光光度計(jì)研究了納米銀在海水中的穩(wěn)定性。 
  1.材料與方法 
  1.1 試劑及儀器 
  硝酸銀 (AR);D-麥芽糖;氨水;NaOH (AR);去離子水;渤海海水水樣;紫外可見分光光度計(jì)。 
  1.2 納米銀的制備 
  稱取10-3mol/L的AgNO3和0.01mol/L的D-麥芽糖倒入至反應(yīng)器皿中,緩慢滴加NH4?H2O至濃度為5×10-3mol/L。向反應(yīng)體系中加入一定量NaOH使溶液pH值升至11.5。將所得納米銀用超濾裝置超濾,用1L去離子水將納米銀洗凈至pH為中性備用[7-9]。 
  1.3 納米銀在海水中的穩(wěn)定性 
  在去離子水及海水中溶解10mg/L納米銀,在24小時(shí)內(nèi)用紫外可見分光光度計(jì)分別測(cè)量其光譜峰值。 
  2.結(jié)果與討論 
  2.1納米銀的表征 
  圖1為采用透射電子顯微鏡對(duì)制備的納米銀進(jìn)行的表征。圖1顯示納米銀顆粒呈類球形。圖2為采用紫外可見分光光度計(jì)對(duì)納米銀的紫外可見吸收光譜的表征。結(jié)果顯示,納米銀溶液的紫外可見光譜峰值位于400nm左右,該結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果相一致[10]。 
  圖1 制備的納米銀的TEM照片 
  Fig. 1. TEM image of synthesized silver nanoparticles 
  圖2 納米銀的紫外可見光譜 
  Fig.2 UV-Vis spectrum of silver nanoparticles 
  2.2納米銀在去離子水與海水中的穩(wěn)定性 
  圖3為納米銀在去離子水及海水中的穩(wěn)定性測(cè)定。實(shí)驗(yàn)表明,在去離子水中的納米銀的穩(wěn)定性在24小時(shí)內(nèi)無顯著變化,但在海水中光譜峰值隨時(shí)間增加呈遞減趨勢(shì)。圖4對(duì)納米銀在去離子水及海水中的光譜峰值進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,納米銀在海水中的峰值減小了約24%左右。在溶液中的納米銀作為溶膠顆粒存在,在膠體化學(xué)中,Shulze-Hardy規(guī)則表明,溶膠顆粒的穩(wěn)定性與其所在溶液中的反離子的價(jià)態(tài)呈反比[10-12]。其中,制備所得的納米銀的表面電荷為負(fù)電荷,因此,水樣中的高價(jià)態(tài)陽離子會(huì)對(duì)納米銀的穩(wěn)定性產(chǎn)生決定性影響。在海水中,陽離子主要呈1價(jià)或2價(jià),其中,Na+,K+,Ca2+,與Mg2+為海水中含量最多的陽離子[10,11]。由于Ca2+與Mg2+呈2價(jià),這兩種二價(jià)陽離子可以更有效的中和納米銀顆粒表面所帶的負(fù)電荷進(jìn)而使納米顆粒之間的電子斥力減小,從而使納米銀顆粒之間聚集效應(yīng)變得顯著[9-12]。因此,由于納米銀的聚集效應(yīng),納米銀的紫外可見光譜峰隨時(shí)間逐漸減弱。 
  圖3 納米銀在去離子水(a)與海水(b)中的穩(wěn)定性 
  Fig.3 Stabiity of silver nanoparticles in deionized water(a)and seawater(b) 
  圖4 紫外可見光譜峰值隨時(shí)間的變化(408nm) 
  Fig.4 Changes of the UV-Vis spectrum of silver nanoparticles at 408nm 
  3.結(jié)論 
  本研究表明,納米銀可由化學(xué)還原法制備,制備的納米銀形貌呈類球性且粒徑分布均勻。納米銀在海水中的穩(wěn)定性較在去離子水中的穩(wěn)定性要低,破壞納米銀穩(wěn)定性的主要原因?yàn)樵诤K械年栯x子含量。 [科] 
  【參考文獻(xiàn)】 
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