合肥研究院SERS技術(shù)監(jiān)測表面等離激元催化反應(yīng)研究獲進展

　　 近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)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(shù)監(jiān)測催化反應(yīng)方面取得新進展。在磁場誘導(dǎo)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(yīng)。

　　近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)表面增強拉曼效應(yīng)除了探測微弱分子光學(xué)信號外，還可以檢測催化分子間的化學(xué)反應(yīng)。利用金屬納米顆粒表面等離子激元誘導(dǎo)出的熱電子，可以實現(xiàn)分子間的鍵合和特定分子鍵的切斷。此種反應(yīng)為開拓表面等離子激元的應(yīng)用和分子催化基礎(chǔ)物理化學(xué)問題的研究提供了有力的證據(jù)，同時可以作為SERS基底實現(xiàn)原位實時監(jiān)測及控制化學(xué)反應(yīng)的過程。然而，SERS基底材料的穩(wěn)定性、可控性、可重復(fù)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煽俊⒎€(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(jié)構(gòu)的四氧化三鐵-金納米顆粒（Fe3O4@Au）作為結(jié)構(gòu)單元，在外加磁場誘導(dǎo)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A(yù)g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，F(xiàn)e3O4@Au@Ag 磁性納米鏈在結(jié)構(gòu)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(xiàn)性（每個峰位的相對標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)化過程，同時，探討了激光強度對反應(yīng)動力學(xué)過程的影響。

　　該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金和中科院創(chuàng)新國際團隊項目的資助。相關(guān)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(zhuǎn)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(yīng)動力學(xué)；Fe3O4@Au@Ag NAMPCs的(E)SEM和(F)局部放大SEM圖。