来自 科技前沿 2019-09-23 15:32 的文章
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合肥研究院制备单根可视化的表面增强拉曼光谱

近日,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮课题组的研究员杨良保等人成功制备了单根可视化的表面增强拉曼光谱纳米反应器,并利用其监测及检测了等离子驱动和小尺寸金纳米颗粒催化的两种化学反应。该成果不仅实现了对两种催化体系的检测及监测,对设计更好的SERS活性平台及监测催化体系有重要意义。相关成果发表在英国皇家化学会《化学通讯》杂志上(Chem. Commun. 2015, DOI: 10.1039/C5CC03792A)。

近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所环境与能源纳米材料中心在表面增强拉曼散射技术监测催化反应方面取得新进展。在磁场诱导作用下,研究团队成功制备了三维Ag纳米片组装的四氧化三铁/金/银(Fe3O4@Au@Ag)磁性一维纳米链并用于SERS活性基底监测4-硝基苯酚的催化反应。

近期,固体所环境与能源纳米材料中心在表面增强拉曼散射技术监测催化反应方面取得了新的进展。在磁场诱导作用下,研究团队成功的制备了三维Ag纳米片组装的四氧化三铁/金/银(Fe3O4@Au@Ag)磁性一维纳米链并用于SERS活性基底监测4-硝基苯酚的催化反应。

近几年,监测等离子体驱动及金纳米颗粒催化的反应受到广泛关注,因此研究人员设计并拓展了各种各样的监测体系。众所周知,表面增强拉曼光谱已经成为一个强大的分析方法。与其他的振动光谱相比,SERS技术不仅可以提高检测的灵敏度,更重要的是它还可以提供分子的指纹信息。这些优势使得SERS成为检测及监测催化反应的最佳分析工具。但是,大多数纳米结构作为SERS活性基底,依然存在着热点的构筑不均、纳米结构容易团聚等问题,这些问题使得SERS检测的重现性差。

近年来,研究人员发现表面增强拉曼效应除了探测微弱分子光学信号外,还可以检测催化分子间的化学反应。利用金属纳米颗粒表面等离子激元诱导出的热电子,可以实现分子间的键合和特定分子键的切断。此种反应为开拓表面等离子激元的应用和分子催化基础物理化学问题的研究提供了有力的证据,同时可以作为SERS基底实现原位实时监测及控制化学反应的过程。然而,SERS基底材料的稳定性、可控性、可重复性等问题是SERS用于定性分析向定量分析发展的重要条件。基于对可靠、稳定的SERS活性基底的迫切需求,固体所环境与能源纳米材料中心研究团队,以核壳结构的四氧化三铁-金纳米颗粒作为结构单元,在外加磁场诱导下将其组装为一维磁性等离子体激元纳米链。随后,以MPNCs表面的Au壳为成核位点,通过原位生长的方法在纳米链表面生长出三维花状Ag纳米片,从而得到宽度1.5μm、长度100μm Fe3O4@Au@Ag磁性一维纳米链,并用于SERS活性的研究。研究表明,Fe3O4@Au@Ag 磁性纳米链在结构上拥有大量的“热点”(用R6G作为探针分子,其SERS增强因子为2.2×109);同时具有优异的SERS信号均一性和重现性(每个峰位的相对标准偏差均小于20%)。基于Fe3O4@Au@Ag 磁性纳米链的均相光催化性和SERS活性的双重功能,将其用于原位监测4-硝基苯硫酚(4- nitrothiophenol, 4-NTP)在表面等离子体光催化条件下二聚为偶氮衍生物(4,4'-dimercaptoazobenzene, DMAB)的转化过程,同时,探讨了激光强度对反应动力学过程的影响。

近年来,研究人员发现表面增强拉曼效应除了探测微弱分子光学信号外,还可以检测催化分子间化学反应。利用金属纳米颗粒表面等离子激元诱导出的热电子,可以实现分子间的键合和特定分子键的切断。此种反应为开拓表面等离子激元的应用和分子催化基础物理化学问题的研究提供了有力的证据,同时可以作为SERS基底实现原位实时监测及控制化学反应的过程。然而,SERS基底材料的稳定性、可控性、可重复性等问题是SERS用于定性分析向定量分析发展的重要条件。基于对可靠、稳定的SERS活性基底的迫切需求,固体所环境与能源纳米材料中心研究团队,以核壳结构的四氧化三铁-金纳米颗粒(Fe3O4@Au)作为结构单元,在外加磁场诱导下将其组装为一维磁性等离子体激元纳米链 。随后,以MPNCs表面的Au壳为成核位点,通过原位生长的方法在纳米链表面生长出三维花状Ag纳米片,从而得到宽度1.5μm,长度100μm Fe3O4@Au@Ag磁性一维纳米链,并用于SERS活性的研究。研究表明,Fe3O4@Au@Ag 磁性纳米链在结构上拥有大量的“热点”(用R6G作为探针分子,其SERS增强因子为2.2×109);同时具有优异的SERS信号均一性和重现性(每个峰位的相对标准偏差均小于20%)。基于Fe3O4@Au@Ag 磁性纳米链的均相光催化性和SERS活性的双重功能,将其用于原位监测4-硝基苯硫酚(4- nitrothiophenol, 4-NTP)在表面等离子体光催化条件下二聚为偶氮衍生物(4,4'-dimercaptoazobenzene, DMAB)的转化过程,同时,探讨了激光强度对反应动力学过程的影响。皇冠官网地址,

针对上述问题,智能所科研人员设计了一种杂化的双金属纳米结构,可以将两种金属的特性结合到一个纳米结构中:以一维的银纳米线为模版,将合成的小尺寸正电荷金纳米颗粒利用静电吸附组装到银纳米线上。将金纳米颗粒有序地修饰在银纳米线上,颗粒和线之间的等离子耦合以及金颗粒的有序组装使得整个体系可以作为一个SERS活性平台,解决了银纳米线的SERS活性由于纵向的等离子体吸收在近红外区域,不能和激光很好地匹配而减弱的问题,成功实现对目标物的灵敏性和重现性检测。

该研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金和中科院创新国际团队项目的资助。相关研究成果发表在Journal of Materials Chemistry A, 2016,4, 8866-8874。

该研究工作得到了国家自然科学基金,安徽省自然科学基金和中科院创新国际团队项目的资助。相关研究成果发表在Journal of Materials Chemistry A, 2016,4, 8866-8874。

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