环保低成本合成氧化锡纳米颗粒：方法、形成机制与应用的综述

摘要

纳因其在各科学领域的重大应用，已成为最具前景的研究领域。近年来，氧化锡因其迷人特性而在纳米尺度下性能提升，备受关注。目前制备氧化锡纳米颗粒的物理化学方法众多，但这些方法昂贵、高能耗、且使用各种有毒化学品。对人类健康和环境影响的日益关注，推动了开发低成本、环境友好的生产工艺。近期，利用植物提取物、细菌、天然生物分子等生物实体绿色合成氧化锡纳米颗粒取得成功。然而，由于生物底物复杂，难以阐明合成过程中的反应与形成机制，工业规模化生产仍面临挑战。本文综述了氧化锡纳米颗粒绿色合成的不同生物实体来源、方法及其对性能的影响，总结了文献报道的形成机制研究进展，及表征这些纳米颗粒的各种分析技术。

引言

过去几十年，纳米技术作为合成、表征、改性和利用纳米材料的新兴研究领域，在药学、食品、化妆品、纺织、医学、光学、电子、能源科学和电化学等领域应用广泛。纳米材料指至少一维尺寸在 1–100 nm 范围内的材料。其巨大的比表面积和极小尺寸，使其电、光、磁、催化、抗菌等活性较块体材料全新或显著增强。基于这些独特性质，纳米颗粒应用于纳米医药、光催化、生物传感器、清洁剂、纺织工业等现代科学工程领域。在众多纳米颗粒中，四氧化锡（SnO₂）因其多功能应用备受瞩目：光电器件、固态气体传感器、锂离子电池电极、场发射显示器、发光二极管、催化、染料敏化太阳能电池、医药、光传感器和防静电涂层等。

材料学中，SnO₂ 是氧缺型 n 型半导体，晶体为四方金红石结构，晶格常数 a=b=4.7374 Å，c=3.1864 Å。单元胞含两个六配位锡原子和四个三配位氧原子。宽禁带（3.6–3.8 eV）、强热稳定性（至 500 °C）、可见光高透明度、与吸附物种强化学物理相互作用，使 SnO₂ 成为锂电池、传感器、催化、储能、玻璃涂层、医药和环境修复的有力候选材料。SnO₂ 凭借高比表面积、高化学稳定性、低电阻、低密度，用作传感器可提高响应时间和灵敏度。近年来，SnO₂ 在太阳能电池和检测 CO、NO、NO₂、H₂S、C₂H₅OH 等可燃气体的气体传感器中得到深入探索。鉴于纳米颗粒独特的理化性质和潜在应用，科学界开发了多种制备方法。但化学物理合成金属及金属氧化物纳米颗粒的方法昂贵且使用有毒物质，危害环境和人类健康。近年研究兴趣转向绿色合成，因其具有成本低、工艺简单、可重复生产、产物常更稳定等优势。过去十年虽有多项 SnO₂ 纳米颗粒绿色合成研究，但文献中尚无单一综述系统阐述合成方法与形成机制。本文将阐述 SnO₂ 纳米颗粒的绿色合成、形成机制、表征技术及潜在应用。

氧化锡纳米颗粒的绿色合成

SnO₂ 纳米颗粒可通过物理、化学、绿色方法合成。化学方法包括溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、机械化学法、微乳液法等。其中溶胶-凝胶法最常用，利用锡前驱体盐和调控凝胶形成的化学试剂，经高达 800 °C 热处理获得 SnO₂ 纳米颗粒。合成过程中可添加草酸、乙二醇等化学稳定剂和封端剂控制尺寸、防止团聚。溶液 pH、化学品浓度、反应时间、煅烧温度也影响颗粒尺寸和形貌。上述方法使用各种有害化学试剂、溶剂、表面活性剂，对环境和人类健康构成严重威胁。

物理技术如喷雾热解、热氧化、化学气相沉积、激光烧蚀、超声处理等也可合成 SnO₂ 纳米颗粒。激光烧蚀被认为是液相中合成金属和金属氧化物纳米颗粒的低成本简便方法，无需封端/还原剂、高温高压，可得高纯度颗粒。激光脉冲参数和烧蚀时间决定颗粒尺寸、形貌和表面化学。但多数物理法需复杂设备、高能耗和熟练人力。因此，开发环保、廉价、高效、常温常压下的合成方法至关重要。绿色合成正是此类方案之一，许多研究者开发了利用植物提取物、微生物或其他绿色资源替代传统物理化学方法的绿色化学合成策略。生物启发合成方法因符合绿色化学十二原则，亦称绿色合成。生物合成相较物理化学法的显著优势：(a) 清洁环保，无毒化学品；(b) 利用可再生资源；(c) 生物活性成分如酶和植物化学物质同时作为还原剂和封端剂，降低整体成本；(d) 无需高温高压等外部条件，显著节能。

过去十年，利用生物法合成 SnO₂ 纳米颗粒的兴趣大增，因其工艺可靠、环保、低成本、投入少产出高、程序简便且无环境负面影响。植物提取物、细菌、天然生物分子等多种生物底物已成功用于 SnO₂ 纳米颗粒绿色合成。植物植物化学物质和细菌酶是绿色合成的主要驱动力。绿色资源中的活性化合物在合成中兼作还原剂、封端剂和稳定剂。目标纳米颗粒通常经特定温度煅烧或退火后获得。

植物介导合成氧化锡纳米颗粒

植物介导合成因无毒化学品、提供天然封端还原剂、操作简便环保、产物纯度高、无需高温高压昂贵设备、可大规模生产不同形状尺寸的稳定纳米颗粒，成为优于传统理化法的最佳平台。大量不同植物种类的不同部位提取物已用于 SnO₂ 纳米颗粒绿色合成。通常工艺极简：将锡盐加入预制植物提取液，反应后离心，沉淀经热处理，再用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X 射线衍射（XRD）、能量色散 X 射线分析（EDS）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、粒度分析仪（PSA）、动态光散射（DLS）等表征，紫外-可见光谱（UV-Vis）监测纳米颗粒形成。图 1 示意了植物提取物介导合成 SnO₂ 纳米颗粒的详细方案。

Diallo 等利用路易博斯茶（Aspalathus linearis）和五水合氯化锡（SnCl₄·5H₂O）前驱体绿色合成 SnO₂ 纳米颗粒。盐溶于植物提取液，10 分钟观察到白色沉淀，离心收集、80 °C 干燥，粉末在不同温度退火 4 小时，经高分辨透射电镜（HR-TEM）、EDS、XRD、X 射线光电子能谱（XPS）表征。纳米颗粒准球形，平均尺寸 2.5–11.40 nm。颗粒尺寸和结晶度随退火温度升高而增加。提取物中活性成分阿斯帕拉辛、诺霍法金、阿斯帕拉林兼作螯合剂和还原剂。Camellia sinensis（茶树）叶提取物也用于合成 SnO₂ 纳米颗粒，其中多酚兼作稳定剂和封端剂。高分辨扫描电镜（HR-SEM）和 XRD 显示球形 SnO₂ 纳米颗粒，尺寸 5–30 nm。纳米颗粒带隙随退火温度升高而减小。Catunaregam spinosa 介导合成的 SnO₂ 纳米颗粒对刚果红染料显示优异光催化活性，生物合成颗粒球形，平均尺寸 47 nm。

Aloe barbadensis miller（库拉索芦荟）叶提取物以 SnCl₂·2H₂O 为前驱体合成 SnO₂ 纳米颗粒，产物球形，平均尺寸 50–100 nm，对 S. aureus 和 E. coli 显示优异抗菌活性。Plectranthus amboinicus（洋薄荷）叶提取物和 SnCl₂·2H₂O 高效低成本合成 SnO₂ 纳米颗粒，植物提取物作还原稳定剂，产物四方晶形，平均粒径 63 nm，光催化降解罗丹明 B 能力优于商品 SnO₂。Nyctanthes arbor-tristis（夜来香）花提取物合成 SnO₂ 纳米颗粒，SEM 和 PSA 显示细颗粒微团聚形貌，平均晶粒尺寸 2–8 nm，探讨了植物提取物的水解和封端潜力。Psidium guajava（番石榴）叶提取物低成本环保合成 SnO₂ 纳米颗粒，UV-Vis 显示 314 nm 表面等离子体共振峰确认生成，颗粒球形，尺寸 8–10 nm，阳光照射 180 分钟降解反应性黄 186 达 90%。Bhosale 等鉴定 Calotropis gigantea（大叶牛奶菜）叶提取物为 SnO₂ 纳米颗粒合成天然源，次级代谢产物兼作稳定封端剂，颗粒球形，平均尺寸 30–40 nm，120 分钟降解甲基橙达 80%。Singh 等利用 Piper betle（槟榔藤）叶提取物生物合成 SnO₂ 纳米颗粒，SEM 和 TEM 显示球形，平均尺寸 8.4 nm，拟一级动力学降解反应性黄 186，效率 92.17%，对反应性黄 186 表现出优于反应性红 120 和反应性绿 119 的选择性。文献中不同植物及提取物制备 SnO₂ 纳米颗粒汇总见表 1，植物种类和反应条件影响颗粒尺寸和形状。

细菌介导合成氧化锡纳米颗粒

微生物作为重要纳米工厂，具有避免有毒化学品和理化合成所需高能耗的巨大潜力。细菌、真菌、酵母等多种微生物被用于金属和金属氧化物纳米颗粒的胞内或胞外合成。胞内合成涉及金属离子转运入微生物细胞，在酶、辅酶和其他生物分子作用下形成纳米颗粒。胞外合成中，金属离子被捕获于微生物细胞表面，表面酶和蛋白还原金属离子并稳定纳米颗粒。胞外合成较胞内合成更具优势：可制备大量纳米颗粒，省去回收纳米颗粒所需的各种步骤。但并非所有细菌都能合成纳米颗粒，取决于其内在代谢过程和酶活性，因此需精心筛选合适细菌以获得明确尺寸形貌的纳米颗粒。Srivastava 和 Mukhopadhyay 报道利用新鲜洁净 Erwinia herbicola 细菌细胞和水溶性氯化亚锡溶液，低成本、绿色、最简工艺合成 SnO₂ 纳米颗粒。产物多为球形，尺寸 10–42 nm。细菌蛋白和其他生物分子在合成中作还原稳定剂，并帮助控制颗粒尺寸和团聚。

生物分子及其他绿色资源介导合成氧化锡纳米颗粒

除植物和细菌介导合成外，研究者还利用氨基酸、维生素、酶、糖类等其他生物分子开发无毒、环境友好、绿色化学合成路线（见表 2）。Yang 等利用天然生物分子维生素 C（抗坏血酸）低成本环保合成 SnO₂ 纳米颗粒，TEM 显示球形，平均尺寸约 30 nm，维生素 C 兼作封端剂和还原剂，研究表明维生素 C 封端降低了 SnO₂ 纳米颗粒对细胞的氧化应激，减轻新生小鼠体重损失。淀粉等碳水化合物合成平均粒径 13 nm 球形 SnO₂ 纳米颗粒，碳水化合物作为模板通过官能团结合多个金属阳离子，实现阳离子均匀分散。另一研究利用浸泡鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）残余水合成未掺杂 SnO₂ 及 Ni、Fe、Au 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒，提取物中果胶负责合成，未掺杂、Ni 掺杂、Au 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒平均晶粒尺寸分别为 11、6、25 nm，均为球形。

另一研究利用蛋壳膜（ESM）——鸡蛋壳天然生物废料，绿色合成 SnO₂ 纳米颗粒。ESM 成分含尿糖酸和含醛基的糖类，作还原剂。形貌分析显示形成棒状、六方、球形 SnO₂ 纳米颗粒，粒径 13–40 nm。甘氨酸、精氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、酪氨酸等不同氨基酸因良好封端或络合性用于 SnO₂ 纳米颗粒绿色合成，避免有毒化学品。精氨酸合成球形 SnO₂ 纳米颗粒，平均尺寸 4–5 nm。Bhattacharjee 等用甘氨酸由亚锡氯化物制备 SnO₂ 纳米颗粒，200 °C、400 °C、600 °C 所得颗粒分别为球形、多晶、单分散，平均尺寸 6、16、33 nm，400 °C 产物具发光性。Begum 等用 L-赖氨酸合成四方金红石结构 SnO₂ 纳米颗粒，尺寸 4–17 nm。

绿色合成氧化锡纳米颗粒的形成机制

近年来，不同植物提取物、微生物、生物衍生物用于金属和金属氧化物纳米颗粒绿色合成。研究表明植物提取物中酚类、黄酮、单宁、皂苷、萜类、碳水化合物等次级代谢物作为还原剂和稳定剂发挥重要作用。微生物介导合成可在胞外或胞内进行，取决于纳米颗粒形成位置。胞外合成中，生物还原发生在微生物细胞表面表面酶作用下；胞内生物合成中，金属离子转运入微生物细胞，在细胞内酶作用下易于形成纳米颗粒。Selvakumari 等利用 Camellia sinensis 提取物生物合成 SnO₂ 纳米颗粒，证明提取物中多酚化合物（表儿茶素、没食子酸表儿茶素酯等）兼作封端稳定剂。该合成主要步骤：(i) Sn²⁺ 还原为 Sn⁰；(ii) 提取物酚羟基还原形成 Sn 物种；(iii) Sn 物种热转化为 SnO₂ 纳米颗粒。Calotropis gigantea 叶提取物合成中多酚化合物负责锡离子生物化学转化。利用菜花提取物合成 3.62–6.34 nm 球形 SnO₂ 纳米颗粒，提取物中多酚和黄酮与金属离子配位形成 Sn(OH)₂ 中间体，煅烧生成 SnO₂ 纳米颗粒。Srivastava 和 Mukhopadhyay 报道细菌 E. herbicola 分泌酶实现 SnO₂ 纳米颗粒胞内外合成：Sn²⁺ 离子被细胞分泌的胞外酶或细胞表面膜结合蛋白捕获，脱氢酶启动还原，Sn²⁺ 获得两个电子还原，NAD⁺ 氧化生成 NADH，最终产生胞外 Sn 纳米颗粒，再经溶液中氧气氧化生成 SnO₂ 纳米颗粒。FTIR 显示表面存在蛋白质样分子，为 SnO₂ 纳米颗粒提供天然支撑和稳定性。氨基酸作为封端或络合剂，减少合成中有毒化学品使用。图 2 展示生物介导合成金属氧化物（SnO₂）纳米颗粒的可能机制示意图。

氧化锡纳米颗粒的表征

纳米颗粒表征对了解和控制合成工艺及应用至关重要。合成纳米颗粒的表面形貌、尺寸、形状、结晶度、比表面积等构象细节通过多种技术研究。表征绿色合成 SnO₂ 纳米颗粒常用技术包括 UV-Vis、FTIR、XRD、EDS、SEM、TEM。UV-Vis 光谱通过研究光学性质监测纳米颗粒形成。Catunaregam spinosa 提取物合成的 SnO₂ 纳米颗粒 UV-Vis 光谱显示 223 nm 最高吸收峰，归因于表面等离子体共振。XRD 是研究材料晶体结构的有力技术。Bhattacharjee 等用 XRD 表征 SnO₂ 纳米颗粒，衍射角（2θ）26.7、34.2、38.07、51.9、54.9、58.1、62.1、64.9、66.08、71.6、79.07 对应 (110)、(101)、(200)、(211)、(220)、(002)、(310)、(112)、(301)、(202)、(321) 晶面，标准衍射峰显示四方金红石结构，用 Debye-Scherer 公式计算平均晶粒尺寸 4.6 nm（图 3）。

FTIR 光谱用于研究表面化学、鉴定纳米颗粒表面官能团，这些基团可能负责还原、封端、稳定纳米颗粒。Pruni flos 提取物合成的 SnO₂ 纳米颗粒 FTIR 显示 3308、2153、1634、423、403、383 cm⁻¹ 主要吸收带。3308、2153、1634 cm⁻¹ 强带分别归因于吸附水分子 Sn-OH 伸缩振动、炔烃 C-H 伸缩、黄酮 C=O 振动。423–383 cm⁻¹ 带归因于反对称 Sn-O-Sn 伸缩。SEM、TEM 等显微技术广泛用于确定纳米颗粒形貌特性，TEM 分辨率更高，能提供内部结构如晶体结构和形貌信息，场发射 SEM（FE-SEM）可获更精确表面性质。这些技术也可估算合成纳米颗粒平均尺寸。FE-SEM 和 TEM 显示略微团聚球形 SnO₂ 纳米颗粒，平均尺寸 30–40 nm（图 4）。选择区电子衍射（SAED）显示颗粒为纳米晶体性质（图 4）。Piper betle 水提取物合成的球形 SnO₂ 纳米颗粒经 FE-SEM 确认，TEM 和 XRD 平均尺寸 8.4 nm。EDS 分析样品元素组成，Psidium Guajava 叶提取物合成的 SnO₂ 纳米颗粒 EDS 谱显示 Sn 和 O 峰，确认生成纯 SnO₂ 纳米颗粒。

绿色合成氧化锡纳米颗粒的生物应用

绿色合成 SnO₂ 纳米颗粒较块体显示增强的光催化、抗菌、抗氧化、抗癌活性。本节讨论其在各领域应用，为新研究者提供未来展望指导。

抗菌活性

许多研究观察到 SnO₂ 纳米颗粒抗菌活性。例如，芦荟提取物合成的 SnO₂ 纳米颗粒对 E. coli 和 S. aureus 抗菌活性研究显示，对 S. aureus 活性更强。可能因 E. coli 细胞壁更复杂：S. aureus 膜由厚肽聚糖组成，E. coli 除肽聚糖层外还有脂多糖外膜，外膜作为屏障降低 ROS 穿透；另一原因可能是细胞膜极性差异，S. aureus 膜带电更正，负电荷自由基穿透更强，造成更多细胞损伤死亡。Punica granatum（石榴）种子提取物合成 SnO₂ 纳米颗粒对 E. coli 抗菌，杀菌效果随浓度增加增强。Trigonella foenum-graecum（胡卢巴）种子提取物合成 SnO₂ 纳米颗粒对 E. coli 也显示类似抗菌活性。近期研究用 Clerodendrum inerme 叶提取物合成未掺杂和 Co 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒，对 5 种致病菌（E. coli、B. subtilis、A. niger、A. flavus、C. albicans）抗菌测试，计算抑菌圈直径（ZOI）、最低抑菌浓度（MIC）、最低杀菌浓度（MBC）。Co 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒对 E. coli 和 B. subtilis 表现浓度依赖性显著抗菌活性，MIC（22±0.7、18±0.8 mg/mL）、MBC（31±0.9、21±0.6 mg/mL）、ZOI（30±0.08、26±0.06 nm）均优于未掺杂 SnO₂、植物提取物、标准药物。作者认为 Co 掺杂导致晶粒尺寸和比表面积增加，比表面积越大、颗粒越小，抗菌活性越强；黄酮、酚类等生物分子与 Co 掺杂 SnO₂ 结合也增强抗菌活性。此外，绿色合成 Co 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒对 A. niger、A. flavus、C. albicans 显示卓越抗真菌活性，最大 ZOI 分别为 17±0.04、23±0.08、26±0.06 nm，优于植物提取物、未掺杂 SnO₂、标准药物。

SnO₂ 纳米颗粒对微生物菌株的实际作用机制尚不明确。但金属氧化物纳米颗粒抗菌机制有多种假设：纳米颗粒分解、纳米颗粒与微生物细胞壁静电相互作用、光辐射效应产生活性氧（ROS）。SnO₂ 纳米颗粒抗菌可能原因之一是纳米颗粒在细菌细胞膜表面积累，SnO₂ 产生的 ROS 与细胞膜相互作用，破坏膜通透性和呼吸系统，导致细胞死亡。Khan 等认为 Sn⁴⁺ 和 Co²⁺ 释放导致细菌 DNA 和线粒体损伤，失活细菌酶，最终致死。

抗氧化活性

许多研究通过监测稳定 DPPH（2,2-二苯-1-苦基肼）自由基淬灭为非自由基形式（DPPH-H）考察纳米颗粒抗氧化活性。Kamaraj 等报道 Cleistanthus collinus 叶提取物生物合成 SnO₂ 纳米颗粒抗氧化活性随浓度和反应时间增加而增强。另一研究显示绿色合成 SnO₂ 纳米颗粒自由基清除活性呈剂量依赖性增加，但退火样品清除活性低于制备样品，可能因退火温度升高导致颗粒比表面积/体积比下降。SnO₂ 纳米颗粒对 DPPH 抗氧化功效源于纳米颗粒与 DPPH 中氮上自由基间电子密度转移。Trigonella foenum-graecum 水提取物合成 SnO₂ 纳米颗粒也得类似结果。Hong 等报道生物合成 SnO₂ 纳米颗粒显著抗氧化性质，活性随浓度增加增强，IC₅₀（半最大抑制浓度）2257.4 µg/ml。Khan 等近期报道 Co 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒抗氧化活性显著优于未掺杂 SnO₂ 和植物提取物。

细胞毒性活性

Annona squamosa（番荔枝）干果皮农业废弃物水提取物合成 SnO₂ 纳米颗粒对肝细胞癌细胞系（HepG2）细胞毒性测试：TEM 显示细胞体积减少、显著肿胀、核浓缩，核浓缩可能因核染色质崩解。SnO₂ 纳米颗粒以剂量和时间依赖性抑制细胞增殖，IC₅₀ 148 µg/mL。Piper nigrum（黑胡椒）种子提取物合成 SnO₂ 纳米颗粒对结直肠癌（HCT116）和肺癌（A549）细胞系显示更高细胞毒性，癌细胞增殖随纳米颗粒尺寸增加而增加，细胞活力随剂量增加逐渐下降，作者认为细胞毒效应与 ROS 产生的氧化应激相关。Pruni spinosae flos 水提取物制备 SnO₂ 纳米颗粒对非小细胞肺癌 A549 和肺成纤维细胞 CCD-39Lu 显示优异细胞毒效应，浓度和时间依赖性。Khan 等用 MTT 法考察绿色合成未掺杂和 Co 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒对乳腺癌（MCF-7）、人羊膜（WISH）、人肺成纤维（WI38）细胞系体外细胞毒效应。Co 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒对 MCF-7、WI38、WISH 细胞系 IC₅₀ 分别为 18.15±1.0、36.80±0.6、31.10±0.7 µg/mL，未掺杂 SnO₂ 分别为 26.99±1.9、38.97±0.8、35.56±0.9 µg/mL，植物提取物分别为 31.56±1.4、40.69±0.9、38.56±0.8 µg/mL，标准药物 5-FU 为参照。Co 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒细胞毒性优于植物提取物和未掺杂 SnO₂，对 MCF-7 乳腺癌细胞系表现出浓度和剂量依赖性的更强体外抑制，且对 MCF-7 癌细胞系细胞毒性强于 WI38 和 WISH 正常细胞系，Co 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒揭示更高 ROS 产生。图 5 示意绿色合成 SnO₂ 纳米颗粒细胞毒性可能机制。

光催化活性

工业向流水排放有毒化学品、有害纺织染料、农药导致严重环境问题，这些水污染物造成长期不利影响，威胁水生和人类生命。部分有机染料致癌有毒，处理含毒水后再排放对减少环境污染至关重要。近期研究显示纳米结构半导体金属氧化物作为优异光催化剂可去除多种水污染物。半导体金属氧化物中 SnO₂ 因物理化学稳定性、高表面反应性、高光催化效率、低成本、低毒性，广泛用于去除常见纺织染料和有机物。Manjula 等利用葡萄糖合成 SnO₂ 纳米颗粒，有效催化降解甲基橙（MO）染料。研究煅烧温度（150–500 °C）对光催化活性影响，150 °C 煅烧的原位合成 SnO₂ 纳米颗粒为最佳光催化剂，30 分钟完全降解甲基橙，纳米材料可循环利用至少 5 次且效率增强。另一研究用丝氨酸合成 SnO₂ 量子点（QDs），直射阳光下监测伊红 Y 溶液吸收光谱评价光催化活性，SnO₂ QDs 降解率 98%，优于商品 SnO₂（96%）和 P25（88%）。Begum 等用氨基酸 L-赖氨酸一水合物合成 SnO₂ 纳米颗粒，评价对有毒有机染料孔雀石绿草酸酯（MGO）和维多利亚蓝 B（VBB）直射阳光下光催化行为，染料吸收峰降低表明发色团结构被破坏（图 6），原位制备 SnO₂ 纳米颗粒 120 分钟内 MGO 降解 97.3%、VBB 降解 98%。绿色合成 SnO₂ 纳米颗粒光催化活性文献汇总见表 3。

气体传感性能

许多金属氧化物基气体传感器广泛用于气体传感应用。SnO₂ 纳米颗粒因高灵敏度、高选择性、易逆转、制造成本低等优势，在大气条件下气体传感应用中备受关注。绿色合成多孔 SnO₂ 纳米球显示优异气体传感能力。0.5 wt% Pd 掺入 SnO₂ 基体提高灵敏度，使其对低温氢气检测高度选择性，甚至能在室温下对 N₂ 中 50 ppm H₂ 响应，间隔 10 秒。这些传感特性归因于多孔 SnO₂ 纳米球结构与 Pd 纳米颗粒催化性能的协同效应。Gattu 等报道生物合成和化学合成 Ni 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒薄膜气体传感行为，生物合成 Ni 掺杂 SnO₂ 薄膜 NO₂ 气体传感响应高于化学合成，Ni 掺杂均增加传感器响应，可能因 Ni 掺杂减小颗粒尺寸增加 NO₂ 吸附比表面积。Ni 掺杂 SnO₂ 薄膜对 NH₃、LPG、H₂S 等气体显示优异 NO₂ 选择性。另一研究报道用 Cicer arietinum L. 提取物合成未掺杂和 Fe 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒气体传感性能，200 °C 工作温度下 100 ppm NH₃ 气体响应未掺杂 SnO₂ 为 28%，Fe 掺杂为 46%，Fe 掺杂传感器对 NH₃ 选择性优于未掺杂。生物合成 Au 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒在 200 °C 对 NO₂ 高度敏感，Au 掺杂 SnO₂ 纳米颗粒气体传感器对 100 ppm NO₂ 响应 ~30%，对 H₂S、LPG、NH₃ 显示优异 NO₂ 选择性。改进的气体响应和 NO₂ 选择性归因于 Au 掺杂诱导的晶格畸变和 SnO₂ 晶格中氧空位生成。

结论

纳米颗粒绿色生产方法因环保、廉价、无毒、可持续成为研究热点。大量研究报道利用各类植物材料、细菌、天然生物分子通过绿色方案制备 SnO₂ 纳米颗粒的可能性。文献调查显示，无论来源如何，绿色底物均作为还原稳定剂或封端剂。在各种 SnO₂ 绿色合成方法中，植物介导合成成本低、工艺易、危害小于微生物法。但植物提取物含大量不同组成的活性化合物，难以知晓负责还原金属离子的分子确切含量，导致难以评价纳米颗粒合成。因此需进一步研究 SnO₂ 纳米颗粒形成机制，了解合成过程中的化学反应。掌握实际反应机制后，可监测优化生物合成工艺，这对 SnO₂ 纳米颗粒工业规模化生产至关重要。因此，理解本文讨论的快速发展合成方法将有助于推动 SnO₂ 纳米颗粒未来研究进展，并促进其近期工业规模化生产潜力的实现。