Треугольные нанопластинки серебра как аналитический реагент в методах оптической молекулярной абсорбционной спектроскопии: возможности и перспективы
- Авторы: Фурлетов А.А.1, Апяри В.В.1, Дмитриенко С.Г.1
-
Учреждения:
- Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
- Выпуск: Том 79, № 1 (2024)
- Страницы: 73-89
- Раздел: Статьи
- Дата подачи: 30.06.2024
- Дата принятия к публикации: 30.06.2024
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-4502/article/view/258181
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044450224010084
- EDN: https://elibrary.ru/lcncxz
- ID: 258181
Цитировать
Аннотация
Сферические наночастицы серебра стали классическими нанообъектами, обладающими выраженными оптическими характеристиками, что привлекает к ним значительное внимание исследователей в области молекулярной абсорбционной спектроскопии, тест-методов и других сферах аналитической химии. Тем не менее сильное влияние морфологии на спектральные особенности наночастиц серебра создает благоприятную основу для изучения объектов несферической морфологии. Одним из интересных примеров таких объектов являются треугольные нанопластинки (ТНП). Их химические и спектральные особенности открывают обширные перспективы для исследований в области применения ТНП серебра в методах оптической молекулярной абсорбционной спектроскопии, дальнейшей интенсификации которых могут способствовать систематизация и обобщение основных сведений о вариантах получения и применения ТНП серебра в качестве аналитических реагентов. В статье, основывающейся на данных литературы и личном опыте авторов, представлена информация об основных способах синтеза этих нанообъектов, а также рассмотрены направления применения ТНП серебра и их композитных материалов в методах оптической молекулярной абсорбционной спектроскопии. Обсуждено влияние природы аналитов на характеристики их определения с помощью ТНП серебра, представлены примеры определения неорганических соединений и биологически активных органических веществ.
Полный текст
Об авторах
А. А. Фурлетов
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: aleksei_furletov@mail.ru
Россия, Москва
В. В. Апяри
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Email: aleksei_furletov@mail.ru
Россия, Москва
С. Г. Дмитриенко
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Email: aleksei_furletov@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Millstone J.E., Hurst S.J., Métraux G.S., Cutler J.I., Mirkin C.A. Colloidal gold and silver triangular nanoprisms // Small. 2009. V. 5. P. 646. doi: 10.1002/smll.200801480
- . Крутяков Ю.А., Кудринский А.А., Оленин А.Ю., Лисичкин Г.В. Синтез и свойства наночастиц серебра: достижения и перспективы // Успехи химии. 2008. Т. 77. С. 242. doi: 10.1070/rc2008v077n03abeh003751
- Haber J., Sokolov K. Synthesis of stable citrate-capped silver nanoprisms // Langmuir. 2017. V. 33. P. 10525. doi: 10.1021/acs.langmuir.7b01362
- Métraux G.S., Mirkin C.A. Rapid thermal synthesis of silver nanoprisms with chemically tailorable thickness // Adv. Mater. 2005. V. 17. P. 412. doi: 10.1002/adma.200401086
- Wijaya Y.N., Kim J., Choi W.M., Park S.H., Kim M.H. A systematic study of triangular silver nanoplates: one-pot green synthesis, chemical stability, and sensing application // Nanoscale. 2017. V. 9. P. 11705. doi: 10.1039/c7nr03077k
- Bahlol H.S., Foda M.F., Ma J., Han H. Robust synthesis of size-dispersal triangular silver nanoprisms via chemical reduction route and their cytotoxicity // Nanomaterials. 2019. V. 9. P. 674. doi: 10.3390/nano9050674
- Li K., Wu Q., Shan Y., Qiu S., Cui F., Lin Y., Chen Z., Guo C., Zheng T. Shape transformation of Ag nanospheres to triangular Ag nanoplates: Hydrogen peroxide is a magic reagent // Integr. Ferroelectr. 2016. V. 169. P. 22. doi: 10.1080/10584587.2016.1162594
- Yan Y., Chen K.-b., Li H.-r., Hong W., Hu X.-b., Xu Z. Capping effect of reducing agents and surfactants in synthesizing silver nanoplates // T. Nonferr. Metal. Soc. 2014. V. 24. P. 3732. doi: 10.1016/s1003-6326(14)63522-6
- Hedge H., Santhosh C., Sinha R.K. Seed mediated synthesis of highly stable CTAB capped triangular silver nanoplates for LSPR sensing // Mater. Res. Express. 2019. V. 6. Article 105075. doi: 10.1088/2053-1591/ab3d8c
- Zhu Y., Yang S., Cai J., Yu Y., Meng M., Li X. Metamorphosis-like photochemical growth route for silver nanoprisms synthesis via the unrevealed key intermediates of nanorods and nanotrapezoids // J. Nanoparticle Res. 2014. V. 16. Article 2652. doi: 10.1007/s11051-014-2652-3
- Lu Y., Zhang C., Hao R., Zhang D., Fu Y., Moeendarbari S., Pickering C.S., Hao Y., Liu Y. Morphological transformations of silver nanoparticles in seedless photochemical synthesis // Mater. Res. Express. 2016. V. 3. Article 055014. doi: 10.1088/2053-1591/3/5/055014
- Takeshima N., Sugawa K., Noguchi M., Tahara H., Jin S., Takase K., Otsuki J., Tamada K. Synthesis of Ag nanoprisms with precisely-tuned localized surface plasmon wavelengths by sequential irradiation of light of two different wavelengths // Chem. Lett. 2020. V. 49. P. 240. doi: 10.1246/cl.190888
- Condorelli M., Scardaci V., D’Urso L., Puglisi O., Fazio E., Compagnini G. Plasmon sensing and enhancement of laser prepared silver colloidal nanoplates // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 475. P. 633. doi: 10.1016/j.apsusc.2018.12.265
- Bordenave M.D., Scarpettini A.F., Roldán M.V., Pellegri N., Bragas A.V. Plasmon-induced photochemical synthesis of silver triangular prisms and pentagonal bipyramids by illumination with light emitting diodes // Mater. Chem. Phys. 2013. V. 139. P. 100. doi: 10.1016/j.matchemphys.2012.12.061
- Gan P.P., Li S.F.Y. Potential of plant as a biological factory to synthesize gold and silver nanoparticles and their applications // Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 2012. V. 11. P. 169. doi: 10.1007/s11157-012-9278-7
- Singh P., Kim Y.-J., Zhang D., Yang D.-C. Biological synthesis of nanoparticles from plants and microorganisms // Trends Biotechnol. 2016. V. 34. P. 588. doi: 10.1016/j.tibtech.2016.02.006
- Rocha T.C.R., Winnischofer H., Westphal E., Zanchet D. Formation kinetics of silver triangular nanoplates // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. P. 2885. doi: 10.1021/jp0660637
- Turkevich J., Stevenson P.C., Hillier J. A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold // Discuss. Faraday. Soc. 1951. V. 11. P. 55. doi: 10.1039/df9511100055
- Lee P.C., Meisel D. Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols // J. Phys. Chem. 1982. V. 86. P. 3391. doi: 10.1021/j100214a025
- Pyatenko A., Yamaguchi M., Suzuki M. Synthesis of spherical silver nanoparticles with controllable sizes in aqueous solutions // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. P. 7910. doi: 10.1021/jp071080x
- Pillai Z.S., Kamat P.V. What factors control the size and shape of silver nanoparticles in the citrate ion reduction method? // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. P. 945. doi: 10.1021/jp037018r
- Dong X., Ji X., Wu H., Zhao L., Li J., Yang W. Shape control of silver nanoparticles by stepwise citrate reduction // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 6573. doi: 10.1021/jp900775b
- Терентьева Е.А., Апяри В.В., Кочук Е.В., Дмитриенко С.Г., Золотов Ю.А. Применение наночастиц серебра в спектрофотометрии // Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. С. 978. doi: 10.7868/s0044450217110020
- Evanoff Jr. D.D., Chumanov G. Synthesis and optical properties of silver nanoparticles and arrays // ChemPhysChem. 2005. V. 6. P. 1221. doi: 10.1002/cphc.200500113
- Xiong Y., Washio I., Chen J., Cai H., Li Z.-Y., Xia Y. Poly(vinyl pyrrolidone): A dual functional reductant and stabilizer for the facile synthesis of noble metal nanoplates in aqueous solutions // Langmuir. 2006. V. 22. Р. 8563. doi: 10.1021/la061323x
- Jin R., Cao Y., Mirkin C.A., Kelly K.L., Schatz G.C., Zheng J.G. Photoinduced conversion of silver nanospheres to nanoprisms // Science. 2001. V. 294. P. 1901. doi: 10.1126/science.1066541
- Xie Z., Wang Z., Ke Y., Zha Z., Jiang C. Nanosilver fabrication under the control of ligands containing pyridyl group in solution phase with photoreduction method // Chem. Lett. 2003. V. 32. P. 686. doi: 10.1246/cl.2003.686
- Homola J. Present and future of surface plasmon resonance biosensors // Anal. Bioanal. Chem. 2003. V. 377. P. 528. doi: 10.1007/s00216-003-2101-0
- Yao H., Shiratsu T. Multipolar surface magnetoplasmon resonances in triangular silver nanoprisms studied by MCD spectroscopy // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. P. 761. doi: 10.1021/acs.jpcc.6b11216
- Wu C., Zhou X., Wei J. Localized surface plasmon resonance of silver nanotriangles synthesized by a versatile solution reaction // Nanoscale. Res. Lett. 2015. V. 10. P. 1058. doi: 10.1186/s11671-015-1058-1
- Kelly K.L., Coronado E., Zhao L.L., Schatz G.C. The optical properties of metal nanoparticles: the influence of size, shape, and dielectric environment // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. P. 668. doi: 10.1021/jp026731y
- Xue C., Mirkin C.A. pH-switchable silver nanoprism growth pathways // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2007. V. 46. P. 2036. doi: 10.1002/anie.200604637
- Ajitha B., Reddy Y.A.K., Kim M.J., Jeon H.-J., Ahn C.W. Superior catalytic activity of synthesized triangular silver nanoplates with optimized sizes and shapes // Catal. Sci. Technol. 2016. V. 6. P. 8289. doi: 10.1039/c6cy01948j
- Shen J., Sun C., Wu X. Silver nanoprisms-based Tb(III) fluorescence sensor for highly selective detection of dopamine // Talanta. 2017. V. 165. P. 369. doi: 10.1016/j.talanta.2016.12.073
- Sherry L.J., Jin R., Mirkin C.A., Schatz G.C., Van Duyne R.P. Localized surface plasmon resonance spectroscopy of single silver triangular nanoprisms // Nano. Lett. 2006. V. 6. P. 2060. doi: 10.1021/nl061286u
- Valenti L.E., Giacomelli C.E. Stability of silver nanoparticles: agglomeration and oxidation in biological relevant conditions // J. Nanopart. Res. 2017. V. 19. Article 156. doi: 10.1007/s11051-017-3860-4
- Apyari V.V., Terenteva E.A., Kolomnikova A.R., Garshev A.V., Dmitrienko S.G., Zolotov Yu.A. Potentialities of differently-stabilized silver nanoparticles for spectrophotometric determination of peroxides // Talanta. 2019. V. 202. P. 51. doi: 10.1016/j.talanta.2019.04.056
- Furletov A.A., Apyari V.V., Garshev A.V., Dmitrienko S.G. A comparative study on the oxidation of label-free silver triangular nanoplates by peroxides: Main effects and sensing applications // Sensors. 2020. V. 20. P. 4832. doi: 10.3390/s20174832
- Оленин А.Ю., Оленина Е.Г. Спектрофотометрическое неферментативное определение пероксида водорода с использованием наночастиц серебра // Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. С. 187. doi: 10.7868/s0044450217020098
- Фурлетов А.А., Апяри В.В., Гаршев А.В., Дмитриенко С.Г., Золотов Ю.А. Треугольные нанопластинки серебра в качестве спектрофотометрического реагента для определения ртути (II) // Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. С. 1059. doi: 10.7868/s0044450217120015
- Nidya M., Umadevi M., Rajkumar B.J.M. Structural, morphological and optical studies of L-cysteine modified silver nanoparticles and its application as a probe for the selective colorimetric detection of Hg2+ // Spectrochim. Acta A. 2014. V. 133. P. 265. doi: 10.1016/j.saa.2014.04.193
- Farhadi K., Forough M., Molaei R., Hajizadeh S., Rafipour A. Highly selective Hg2+ colorimetric sensor using green synthesized and unmodified silver nanoparticles // Sens. Actuators. B: Chem. 2012. V. 161. P. 880. doi: 10.1016/j.snb.2011.11.052
- Jarujamrus P., Amatatongchai M., Thima A., Khongrangdee T., Mongkontong C. Selective colorimetric sensors based on the monitoring of an unmodifed silver nanoparticles (AgNPs) reduction for a simple and rapid determination of mercury // Spectrochim. Acta A. 2015. V. 142. P. 86. doi: 10.1016/j.saa.2015.01.084
- Vilela, D., González, M.C., Escarpa, A. Sensing colorimetric approaches based on gold and silver nanoparticles aggregation: Chemical creativity behind the assay. A review // Anal. Chim. Acta. 2012. V. 751. P. 24. doi: 10.1016/j.aca.2012.08.043
- Furletov A.A., Apyari V.V., Garshev A.V., Volkov P.A., Dmitrienko S.G. Silver triangular nanoplates as a colorimetric probe for sensing thiols: Characterization in the interaction with structurally related thiols of different functionality // Microchem. J. 2019. V. 147. P. 979. doi: 10.1016/j.microc.2019.04.023
- Li Y., Li Z., Gao Y., Gong A., Zhang Y., Hosmane N.S., Shen Z., Wu A. “Red-to-blue” colorimetric detection of cysteine via anti-etching of silver nanoprisms // Nanoscale. 2014. V. 6. P. 10631. doi: 10.1039/c4nr03309d
- Jiang X.C., Yu A.B. Silver nanoplates: A highly sensitive material toward inorganic anions // Langmuir. 2008. V. 24. P. 4300. doi: 10.1021/la7032252
- Yang X.-H., Ling J., Peng J., Cao Q.-E., Ding Z.-T., Bian L.-C. A colorimetric method for highly sensitive and accurate detection of iodide by finding the critical color in a color change process using silver triangular nanoplates // Anal. Chim. Acta. 2013. V. 798. P. 74. doi: 10.1016/j.aca.2013.08.037
- Hou X., Chen S., Tang J., Xiong Y., Long Y. Silver nanoplates-based colorimetric iodide recognition and sensing using sodium thiosulfate as a sensitizer // Anal. Chim. Acta. 2014. V. 825. P. 57. doi: 10.1016/j.aca.2014.03.038
- Zaytsev V.D., Furletov A.A., Apyari V.V., Garshev A.V., Dmitrienko S.G., Zolotov Yu.A. Label-free silver triangular nanoplates for spectrophotometric determination of catecholamines and their metabolites // Microchim. Acta. 2020. V. 187. P. 610. doi: 10.1007/s00604-020-04576-1
- Furletov A.A., Apyari V.V., Garshev A.V., Dmitrienko S.G., Zolotov Yu.A. Fast and sensitive determination of bioflavonoids using a new analytical system based on label-free silver triangular nanoplates // Sensors. 2022. V. 22. P. 843. doi: 10.3390/s22030843
- Фурлетов А.А., Апяри В.В., Гаршев А.В., Дмитриенко С.Г. Перспективы использования аналитических систем на основе треугольных нанопластинок серебра для спектрофотометрического определения восстановителей // Журн. аналит. химии. 2022. Т. 77. С. 911. doi: 10.31857/s004445022210005x
- Апяри В.В., Фурлетов А.А., Гаршев А.В., Волков П.А., Горбунова М.О., Шевченко А.В. Получение реактивных индикаторных бумаг с треугольными нанопластинками серебра для химического анализа // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2: Химия. 2017. Т. 58. С. 170. doi: 10.3103/s0027131417040022
- Gorbunova M.O., Shevchenko A.V., Apyari V.V., Furletov A.A., Volkov P.A., Garshev A.V., Dmitrienko S.G. Selective determination of chloride ions using silver triangular nanoplates and dynamic gas extraction // Sens. Actuators. B: Chem. 2018. V. 256. P. 699. doi: 10.1016/j.snb.2017.09.212
- Apyari V.V., Gorbunova M.O., Shevchenko A.V., Furletov A.A., Volkov P.A., Garshev A.V., Dmitrienko S.G., Zolotov Yu.A. Towards highly selective detection using metal nanoparticles: A case of silver triangular nanoplates and chlorine // Talanta. 2018. V. 176. P. 406. doi: 10.1016/j.talanta.2017.08.056
- Gorbunova M.O., Baulina A.A., Kulyaginova M.S., Apyari V.V., Furletov A.A., Garshev A.V., Dmitrienko S.G. Determination of iodide based on dynamic gas extraction and colorimetric detection by paper modified with silver triangular nanoplates // Microchem. J. 2019. V. 145. P. 729. doi: 10.1016/j.microc.2018.11.046
- Gorbunova M.O., Baulina A.A., Kulyaginova M.S., Apyari V.V., Furletov A.A., Volkov P.A., Bochenkov V.E., Starukhin A.S., Dmitrienko S.G. Dynamic gas extraction of iodine in combination with a silver triangular nanoplate-modified paper strip for colorimetric determination of iodine and of iodine-interacting compounds // Microchim. Acta. 2019. V. 186. P. 188. doi: 10.1007/s00604-019-3300-5
- Gorbunova M.O., Garshina M.S., Kulyaginova M.S., Apyari V.V., Furletov A.A., Garshev A.V., Dmitrienko S.G., Zolotov Yu.A. A dynamic gas extraction-assisted paper-based method for colorimetric determination of bromides // Anal. Methods. 2020. V. 12. P. 587. doi: 10.1039/c9ay02640a
- Gorbunova M.O., Apyari V.V., Baulina A.A., Garshina M.S., Kulyaginova M.S., Shevchenko A.V., Furletov A.A., Dmitrienko S.G., Zolotov Yu.A. An improved step-by-step airflow/paper-based colorimetric method for highly selective determination of halides in complex matrices // Talanta. 2020. V. 219. Article 121254. doi: 10.1016/j.talanta.2020.121254
- Фурлетов А.А., Апяри В.В., Гаршев А.В., Волков П.А., Толмачева В.В., Дмитриенко С.Г. Сорбция треугольных нанопластинок серебра на пенополиуретане // Журн. физ. химии. 2018. Т. 92. С. 318. doi: 10.1134/s0036024418020061
- Фурлетов А.А., Апяри В.В., Гаршев А.В., Волков П.А., Дмитриенко С.Г. Новый нанокомпозитный материал на основе пенополиуретана и треугольных нанопластинок серебра в качестве твердофазного аналитического реагента для определения ртути (II) // Российские нанотехнологии. 2019. Т. 14. С. 3. doi: 10.1134/s199507801902006x
- Горбунова М.О., Кононова А.Ю., Втулкина В.Э. Индикаторный порошок с использованием метилового оранжевого для визуально-тестового определения свободного хлора в воде // Вода: химия и экология. 2014. Т. 69. С. 84.
- Горбунова М.О., Кононова А.Ю., Втулкина В.Э. Экстракционное визуально-тестовое и цветометрическое определение хлора в воде с использованием реактивной индикаторной бумаги, импрегнированной метиловым оранжевым // Вода: химия и экология. 2014. Т. 78. С. 76.
- Горбунова М.О., Абакумова Ю.В. Тест-метод полуколичественного определения хлоридов в воде с использованием газовой экстракции хлора // Вода: химия и экология. 2012. № 3. С. 95.
- Решетняк Е.А, Шевченко В.Н., Островская В.М., Бондаренко Я.А., Брылева Е.Ю. Индикаторная бумага для контроля суммарного содержания тяжелых металлов в водных средах // Вода. Химия и экология. 2015. Т. 80. С. 65.
- Островская В.М., Середа В.В., Прокопенко О.А., Буряк А.К., Сергеев С.М., Столяров И.П. Индикаторные трубки для определения антидетонационных присадок в автомобильных бензинах // Химия и технология топлив и масел. 2013. Т. 579. С. 49.
- Дмитриенко С.Г., Апяри В.В. Пенополиуретаны. Сорбционные свойства и применение в химическом анализе. М.: Красанд, 2010. 264 с.