合肥研究院SERS技術監(jiān)測表面等離激元催化反應研究獲進展

　　 近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所環(huán)境與能源納米材料中心在表面增強拉曼散射（SERS）技術監(jiān)測催化反應方面取得新進展。在磁場誘導作用下，研究團隊成功制備了三維Ag納米片組裝的四氧化三鐵/金/銀（Fe3O4@Au@Ag）磁性一維納米鏈并用于SERS活性基底監(jiān)測4-硝基苯酚的催化反應。

　　近年來，研究人員發(fā)現表面增強拉曼效應除了探測微弱分子光學信號外，還可以檢測催化分子間的化學反應。利用金屬納米顆粒表面等離子激元誘導出的熱電子，可以實現分子間的鍵合和特定分子鍵的切斷。此種反應為開拓表面等離子激元的應用和分子催化基礎物理化學問題的研究提供了有力的證據，同時可以作為SERS基底實現原位實時監(jiān)測及控制化學反應的過程。然而，SERS基底材料的穩(wěn)定性、可控性、可重復性等問題是SERS用于定性分析向定量分析發(fā)展的重要條件?；趯煽?、穩(wěn)定的SERS活性基底的迫切需求，固體所環(huán)境與能源納米材料中心研究團隊，以核殼結構的四氧化三鐵-金納米顆粒（Fe3O4@Au）作為結構單元，在外加磁場誘導下將其組裝為一維磁性等離子體激元納米鏈（MPNCs）。隨后，以MPNCs表面的Au殼為成核位點，通過原位生長的方法在納米鏈表面生長出三維花狀Ag納米片，從而得到寬度1.5μm、長度100μm Fe3O4@Au@Ag磁性一維納米鏈，并用于SERS活性的研究。研究表明，Fe3O4@Au@Ag 磁性納米鏈在結構上擁有大量的“熱點”（用R6G作為探針分子，其SERS增強因子為2.2×109）；同時具有優(yōu)異的SERS信號均一性和重現性（每個峰位的相對標準偏差均小于20%）?；贔e3O4@Au@Ag 磁性納米鏈的均相光催化性和SERS活性的雙重功能，將其用于原位監(jiān)測4-硝基苯硫酚(4- nitrothiophenol, 4-NTP)在表面等離子體光催化條件下二聚為偶氮衍生物（4,4-dimercaptoazobenzene, DMAB）的轉化過程，同時，探討了激光強度對反應動力學過程的影響。

　　該研究工作得到了國家自然科學基金、安徽省自然科學基金和中科院創(chuàng)新國際團隊項目的資助。相關研究成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A, 2016,4, 8866-8874。

　　圖：(A) Fe3O4@Au@Ag磁性等離子體激元納米鏈作為SERS基底監(jiān)測4-NTP到DMAB的示意圖；(B) Fe3O4@Au@Ag NAMPCs作為SERS基底用于研究不同時間的4-NTP轉化為DMAB的SERS光譜；(C) 4-NTP二聚為DMAB的2D SERS色碼強度圖；(D) 4-NTP二聚為DMAB的等離子光催化反應動力學；Fe3O4@Au@Ag NAMPCs的(E)SEM和(F)局部放大SEM圖。