基于羧甲基纤维素的磁性金或银纳米体系：催化、基于表面增强拉曼散射的传感应用及电化学领域的杰出候选材料

摘要： 光学、催化及电化学传感研究领域对金/银基金属纳米材料需求的不断增长，亟需开发一种清洁环保的新型金属复合材料制备方法。本研究报道了一种创新工艺：制备分散性羧甲基纤维素稳定的氧化铁纳米颗粒，其表面可吸附银/金离子，并在无需额外还原剂的情况下将金属离子捕获于磁性载体表面直接还原为纳米颗粒。成功制备了哑铃状结构的磁性银纳米复合材料与草莓状结构的磁性金纳米复合材料（金属含量分别为5%、10%和20% wt.%），通过高分辨透射电镜、能谱分析、X射线粉末衍射及原子吸收光谱进行了表征。 随后将这些磁性银（cMNPs-Ag）和金（cMNPs-Au）纳米复合材料作为催化剂、SERS传感及电化学应用的优质候选材料进行研究。以4-硝基苯酚还原为4-氨基苯酚为模型反应，证实其催化性能，测得纳米复合材料速率常数高达0.25-4.12 min?1，转化频率（TOF）达20.87-95.34 min?1。采用cMNPs-Au/cMNPs-Ag修饰玻碳电极通过循环伏安法成功检测H?O?，在-0.45 V处出现明显还原峰（表明H?O?检测过电位低），检测限分别为2.82×10?? mol L?1（cMNPs-Ag）和3.04×10?? mol L?1（cMNPs-Au）。以罗丹明6G为分析物验证其SERS活性基底性能，测得增强因子分别为2×10?（20 wt.% Au的cMNPs-Au）和3.2×10?（20 wt.% Ag的cMNP-Ag）。