引言揮發(fā)性有機化合物（vocs）是一類沸點較低的有機分子。當空氣中vocs達到一定濃度時，人們就會出現(xiàn)頭暈、乏力等癥狀。長時間處于vocs含量過高的環(huán)境中，會對人的腎臟、肝臟、大腦等造成傷害，影響神經(jīng)系統(tǒng)的正常運行。鑒于vocs對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成的嚴重威脅，準確、快速的測定vocs及其含量是目前全球的研究熱點之一。
表面增強拉曼散射（sers）可以提供拉曼“指紋”光譜特征，是一種靈敏、快速、無創(chuàng)的光學(xué)檢測工具。然而，普通的sers基底（如au和ag納米結(jié)構(gòu)）在低濃度和高擴散性的氣體樣品檢測方面仍面臨巨大挑戰(zhàn)。針對這一難題，南京師范大學(xué)王琛教授課題組提出，通過在金納米粒子表面原位生長多孔共價有機框架（cofs）材料，利用cofs對氣體的強富集能力和納米金的等離激元共振增強效應(yīng)，大幅提高了vocs的檢測靈敏度，從而實現(xiàn)了不同vocs的精準區(qū)分和靈敏檢測。為驗證該方法的準確性和靈敏度，分析測試中心廖學(xué)巍老師利用傳統(tǒng)的氣相色譜和氣質(zhì)聯(lián)用方法，對空氣樣品中的不同vocs氣體進行了分析和鑒定。實驗結(jié)果表明，上述不同方法對vocs的檢測準確度一致，但sers方法的檢測靈敏度最高，拉曼增強因子達到1.03x107，檢測限低至ppb水平，苯胺、丙酮和苯甲醛的檢測限分別低至10.6ppb、4.0ppm和24.2ppb。該方法為設(shè)計和制造高性能vocs氣體傳感裝置提供了一種具有高效前景的實驗啟示。
結(jié)果分析
圖1 等離激元和化學(xué)雙重增強拉曼信號傳感器檢測揮發(fā)性有機物示意圖
圖2（a）具有不同殼層厚度（3?50 nm）au@cof的pers性能示意圖。（b）mbn孵育不同au@cof殼厚度的pers 光譜圖。（c） 不同殼厚度的au@cof在1074,1586和2227 cm-1處的峰強。（d） mbn孵育后pers光譜隨時間的變化關(guān)系。（e） mbn孵育后2227 cm?1處pers峰值強度隨時間變化的統(tǒng)計數(shù)據(jù)
圖3（a） 使用au@cof納米傳感器吸附、檢測揮發(fā)性有機物示意圖。（b） 空氣和單個揮發(fā)性有機物的拉曼光譜。（c） 空氣和各種揮發(fā)性有機物的拉曼光譜。（d） 空氣和揮發(fā)性有機物的gc?ms光譜以及單個揮發(fā)性有機物標準樣品的ms光譜。（e）au@cof納米傳感器可回收性結(jié)論本文王琛教授課題組提出，在金納米粒子表面原位生長多孔cofs材料，利用cofs對氣體的強富集能力和納米金的等離激元共振增強效應(yīng)，可大幅提高vocs的檢測靈敏度，從而實現(xiàn)了不同vocs的精準區(qū)分和靈敏檢測。這一研究為vocs的識別和檢測提供了一種簡單、靈敏和快速的方法，在農(nóng)業(yè)、環(huán)境和人類健康等領(lǐng)域均具有良好的應(yīng)用前景。
南京師范大學(xué)王琛教授課題組簡介王琛，南京師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者（2020年），江蘇省“青藍工程”優(yōu)秀青年骨干教師、中青年學(xué)術(shù)帶頭人；南京師范大學(xué)本科、碩士，2011年博士畢業(yè)于南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院生命分析國家重點實驗室，2012-2016南京大學(xué)從事物理學(xué)博士后，2016-2017年麻省理工學(xué)院（mit，美國）訪問學(xué)者。至今，在angew. chem. int. ed., sci. china chem., nano lett., acs nano, anal. chem.等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文60 余篇；參編英文圖書 《nanobiosensors: from design to applications》(wiley)；主持多項國家自然科學(xué)基金、江蘇省重點研發(fā)、江蘇省自然科學(xué)基金等項目；擔任chinese chemical letters期刊編委，中國分析測試協(xié)會青年學(xué)術(shù)委員會委員，江蘇省材料學(xué)會副秘書長。
文章信息本文以“simultaneous sensing of multiplex volatile organic compounds by adsorption and plasmon dual-induced raman enhancement technique”為題發(fā)表在傳感領(lǐng)域旗艦期刊《acs sensors》。南京師范大學(xué)譚政博士和青年教師王瑾為文章第一作者，南京師范大學(xué)王琛教授為通訊作者。
本研究采用的是北京卓立漢光儀器有限公司rts2 多功能激光共聚焦顯微拉曼光譜儀，如需了解該產(chǎn)品，歡迎咨詢。
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