纳米材料被广泛应用的同时,不可避免释放进入环境,对环境和生物体的健康造成潜在威胁。同时,纳米材料合成过程中也不可避免地使用和引入有毒化学试剂,并被残留在产物中,影响材料生物兼容性,并最终限制其应用。因此,随着纳米材料需求量的增加和人们对纳米环境健康效应的重视,亟需发展绿色可持续发展的新兴纳米技术。生物合成纳米技术被认为是从源头减少纳米材料污染风险的环境友好合成技术。在生物合成纳米材料的过程中,植物或微生物体内的多酚类物质、糖类物质、蛋白质以及生物酶等作为金属离子的还原剂或者产物纳米粒子的包覆剂和稳定剂。因此,在合成体系中无需引入外来化学还原剂即可实现纳米材料的均匀、稳定生长。与微生物相比,采用植物提取液进行纳米材料制备,可规避繁杂的微生物培养过程,具有更好的实际应用前景。该论文以高等植物为研究对象,针对金和银纳米材料的制备、生成机理和环境行为进行了较为系统的研究,主要包括以下几个部分:首先,利用不同植物提取液成功制备了金、银纳米材料。研究考察了前驱物浓度、反应温度和提取液pH值等实验条件对材料形貌、粒径以及合成速度的影响;采用紫外可见分光光度计(UV-vis),透射电子显微镜(TEM),X射线能谱(EDS),X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FTIR)对所制备材料的形貌、粒径、晶型结构、表面包覆物等进行了表征;评价了所制备纳米材料的催化、自由基清除以及抑菌性能。研究发现,柿子提取液可制备具有优异稳定性的纳米银。然后,为进一步探讨生物合成纳米材料的可能机理和有效成分,采用有机试剂顺序萃取方案,成功分离出柿子提取液不同极性组分,借助傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)对各分级组分中可能的生物活性分子进行质谱分析,探讨了植物提取液中脂质类、蛋白质类、碳水化合物、酚类和黄酮类物质在合成纳米材料过程中的功能和作用。结果表明,柿子提取液中的酚类和黄酮类物质在金、银离子还原生成纳米粒子的过程中发挥重要作用;脂质类和蛋白质类物质在合成纳米材料的过程中可包覆在颗粒表面,发挥增强纳米材料稳定性的作用。研究还发现,部分含氮脂质类物质吸附在颗粒表面,在生成不同形貌纳米颗粒的过程中发挥作用,促进了片状纳米金颗粒的生长。本部分研究发现对可控合成纳米材料具有重要的参考意义。考虑到生物合成的纳米材料不可避免地会与残存的生物质以及未反应完全的金属离子共存,给储存和后续使用造成不便,发展了基于非离子型表面活性剂TX-114的浊点萃取方法,成功实现了生物合成体系中纳米银的分离富集和收集。实验研究了TX-114浓度、盐度、pH、萃取温度和时间对纳米银萃取效率的影响。结果表明,在Na2S203浓度为20mM,TX-114浓度为0.1%(w/v),pH为3,萃取温度为40℃的条件下反应40 min可达到最佳萃取效果。TEM表征显示,纳米银形貌在萃取前后未发生变化。借助中空纤维膜流场流和紫外联用技术证实了生物质和纳米银的成功分离。该分离富集技术对不同植物合成纳米银的萃取效率可达81-102%。最后研究了柿子提取液合成的纳米银(Bio-AgNPs)的环境行为。通过考察天然有机质(DOM)、pH、Ca2+/Mg2+、Cl-和S2-等重要环境因素对Bio-AgNPs的形貌及化学转变的影响,并与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和柠檬酸钠包裹的AgNPs(PVP-AgNPs和Cit-AgNPs)进行比对。与化学法合成的AgNPs类似,Bio-AgNPs会在含有DOM的水体中发生Ag+的释放和小粒径AgNPs的再生,该现象在自然水体pH(pH 5-8)范围内及Ca2+/Mg2+、Cl-和S2-存在情况下普遍发生,但是Bio-AgNPs表面包裹的生物大分子能够增大颗粒间的静电斥力和空间位阻,使其具有比化学合成材料更优异的稳定性和更少的离子释放量。