《Inorganic Chemistry Communications》：Photobiological engineering method with colors LEDs for the green synthesis of gold nanoparticles and their photocatalytic activity
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金纳米颗粒绿色合成及光催化降解研究。采用新鲜Gardenia jasminoides叶提取物作为还原稳定剂，结合蓝、绿、黄、红、白多色LED与太阳能光，成功制备出球形、三角、五角、二十面体及纳米棒状的金纳米颗粒（27-52nm），并实现商业偶氮染料高效降解（太阳能94.9%，白LED99.8%）。
Bryan López-Nájera|Jonatán Joel Aguirre-Camacho|Lucía Z. Flores-López|Heriberto Espinoza-Gómez|Gabriel Alonso-Nú?ez|Rubén Darío Cadena-Nava
墨西哥国家技术大学/蒂华纳信息技术学院，化学研究生与研究中心，蒂华纳技术学院，Alberto Limón Padilla大道，Mesa de Otay，蒂华纳22500，下加利福尼亚州，墨西哥
摘要
本研究采用了一种新型的光生物工程技术，利用新鲜Gardenia jasminoides（G. jasminoides）叶片的水提取物来绿色合成金纳米颗粒（AuNPs）（AuNPs/ExGj），这是首次将这种提取物作为还原-稳定（RS）剂使用。实验中使用了不同颜色（蓝、绿、黄、红、白）的窄带LED灯以及太阳光来进行绿色合成。合成的AuNPs/ExGj通过紫外-可见光谱（UV–Vis）、衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）和场发射透射电子显微镜（FETEM-EDX）进行了表征。AuNPs/ExGj呈现出多种形态，包括球形、三角形、五边形、二十面体（规则和不规则形状）以及纳米棒，平均粒径在27至52纳米之间。此外，AuNPs/ExGj在光降解市售苯二胺染料方面表现出优异的催化性能。使用阳光或白光LED（WhL）作为光源时，光催化效率分别为94.9%和99.8%，反应时间为两小时。
引言
目前，纳米技术被认为是一个多学科领域，它促进了纳米尺度（1–100纳米）材料的设计、合成和应用[1]，[2]。在纳米材料分类中，金属纳米颗粒（MNPs）因其独特的电学、光学和催化性质而备受关注[3]，因此适用于生物[4]、能量存储[5]和环境[6]等领域。
研究人员最近对贵金属纳米颗粒（如金纳米颗粒（AuNPs）、铂纳米颗粒（PtNPs）和银纳米颗粒（AgNPs）给予了更多关注[7]。
特别是金纳米颗粒（AuNPs）具有出色的物理化学性质，如多样的形态、超小尺寸、高表面积与质量比、高表面反应性、能够结合生物分子以及优异的生物相容性，且未观察到任何细胞毒性[8]，[9]，[10]，[11]。因此，AuNPs在多种应用中具有巨大潜力，包括作为传感器探针[12]、治疗剂和药物的递送[13]、光动力疗法[14]、抗菌剂[15]、电子导体和催化剂[16]。
AuNPs的合成可以通过物理和化学方法实现[17]。然而，化学方法存在一些缺点，主要是由于其安全性和毒性问题，会对环境造成显著影响[18]，[19]。因此，绿色化学为解决这些问题提供了有效途径。绿色化学通过减少有害化学试剂的使用和采用水等绿色溶剂，为纳米颗粒的合成提供了环保的解决方案[20]。
近年来，生物方法在AuNPs合成领域取得了显著进展，成为传统物理和化学方法的有力替代方案。生物方法利用细菌、真菌、藻类、病毒或植物等微生物来生物还原Aun+盐，从而获得不同形态和大小的AuNPs。与微生物相比，使用植物提取物进行合成具有优势，因为反应条件温和（温度、pH值和大气压较低），且成本较低；而培养微生物则需要较长的时间和较高的能量消耗[21]。植物提取物中的植物化学物质（如维生素、多酚和多糖）有助于金属盐的还原和/或所得纳米颗粒（NPs）的稳定[22]。
Gardenia jasminoides（G. jasminoides）Ellis属于茜草科植物，在中国广泛种植，具有悠久的传统医学应用历史，用于治疗黄疸、高血压和溃疡等疾病[23]。由于其多种功效，如抗氧化、降血糖、抗炎[24]、抗糖尿病[25]、抗胃炎[26]和抗抑郁[27]作用，G. jasminoides》已成为科学研究对象。该植物含有脂肪酸、萜类化合物、酚类、Genipin和Crocin[28]。因此，G. jasminoides叶片的水提取物是一种有前景的还原-稳定（RS）剂，可用于铁[29]、银[30]和钯[31]等金属纳米颗粒的合成。尽管有关AuNPs合成的研究较少，但其中并未明确指出使用的是植物的哪一部分[32]。
高亮度发光二极管（LED）的发展显著推动了光催化反应领域的研究进展。利用光化学方法制备具有可控形态和大小的金属纳米颗粒（尤其是银纳米颗粒）已有所报道。然而，利用LED进行AuNPs的绿色合成在现有文献中尚未见相关研究[33]，[34]，[35]，[36]，[37]，[38]，[39]，[40]。
另一方面，纺织工业产生的废水中含有有机染料，对环境造成严重污染。这些工业废水通常会污染附近的水生系统，对水生生物构成威胁。去除受污染水中的有毒染料可以通过多种方法实现，包括光电降解、微波辅助降解、吸附和光催化还原[41]，[42]。但这些方法可能需要使用有机溶剂并消耗大量能量。因此，利用太阳能的光催化降解是一种更环保的替代方案[43]，[44]，[45]，[46]。
先前的研究已经证明了绿色合成的AuNPs在降解亚甲蓝[47]、对硝基苯酚[49]和亮绿染料[50]方面的光催化活性。然而，需要注意的是，这些研究中使用了NaBH4作为辅助催化剂。
在本研究中，报道了一种经济、快速且环保的化学还原合成AuNPs的方法，该方法利用新鲜G. jasminoides叶片提取物（ExGj）作为RS剂，并结合使用低成本LED灯（发出蓝、绿、黄、红、白等多种颜色的光），从而获得不同形态和大小的AuNPs/ExGj。此外，合成的AuNPs/ExGj将用于光催化降解有毒的市售商业染料。
材料
新鲜G. jasminoides叶片从我们大学校园的花园中采集，并仔细清洗以去除可能干扰合成的杂质。分析纯度的HAuCl4.3H2O（99.9%）购自Sigma-Aldrich，是唯一使用的化学试剂。此外，还在墨西哥下加利福尼亚州蒂华纳市的当地市场购买了OTC品牌Putnam品牌的天空蓝39号染料。
G. jasminoides新鲜叶片提取物的制备
G. jasminoides叶片提取物（ExGj）的制备方法如先前报道[51]所述。
结果与讨论
下面讨论了AuNPs/ExGj的表征结果（UV–Vis、ATR/FTIR和TEM-EDS），以及LED波长和太阳辐射对绿色合成纳米颗粒形态和大小的影响。同时，还探讨了AuNPs/ExGj在降解有毒商业染料OTC方面的光催化活性。
结论
本研究采用的新型光生物工程技术，以ExGj作为RS剂，并结合使用低成本LED灯（发出蓝、绿、黄、红、白等多种颜色的光），成功制备出了具有不同形态和大小的AuNPs。
使用的LED颜色影响了AuNPs/ExGj的形态和大小。发射波长为500–700纳米的绿色LED灯有助于生成二十面体形态的AuNPs
手稿准备过程中人工智能及人工智能辅助技术的声明
在撰写手稿过程中，作者未使用任何人工智能或人工智能辅助技术。
CRediT作者贡献声明
Bryan López-Nájera：验证、方法论、研究、数据分析。
Jonatán Joel Aguirre-Camacho：验证、方法论、研究、数据分析。
Lucía Z. Flores-López：写作与编辑、初稿撰写、监督、资源协调、方法论、研究、资金申请。
Heriberto Espinoza-Gómez：写作与编辑、初稿撰写、验证、方法论、数据分析。
Gabriel Alonso-Nú?ez：写作与编辑
资金来源
本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。该项目已在墨西哥国家技术大学（TecNM）注册，项目编号为21617.25-P。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
我们衷心感谢墨西哥国立自治大学纳米科学与纳米技术中心（CNYN-UNAM）的Francisco Ruiz Medina?以及墨西哥国立自治大学先进物理与应用技术中心（CFATA-UNAM）的M.C. Manuel Franco Aguilar提供的宝贵帮助。
Bryan López-Nájera毕业于蒂华纳技术学院（TecNM）的纳米技术工程专业。
