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我校蓝雷雷老师在表面增强拉曼光谱研究领域取得重要进展

2022年08月24日 17:58  点击:[]

近日,我校永利总站ylzz55蓝雷雷老师在表面增强拉曼光谱研究领域取得重要进展,研究成果“Flexible Two-Dimensional Vanadium Carbide MXene-Based Membranes with Ultra-Rapid Molecular Enrichment for Surface-Enhanced Raman Scattering”在界面科学领域权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces(中科院一区,Top期刊,IF=10.383)上发表。安徽理工大学为论文的第一完成单位,蓝雷雷为论文第一作者。

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)作为一种具有高灵敏度、分子指纹识别和快速无损测量的表面光谱分析技术,在生命科学、物理、化学、材料学、地质学、考古和艺术品鉴定等领域应用广泛。近年来,一些过渡金属碳/氮化物(MXenes)表现出相当强的SERS活性,为SERS活性材料发展开辟了新的前景。MXenes材料具有成本低、表面改性灵活、光电性能优良等优点,但其瓶颈在于灵敏度不足,无法满足实际应用需求。将MXenes材料的灵敏度推向更高水平仍然具有挑战性。

图1 柔性二维碳化钒MXene基滤膜的SERS增强效果示意图

图2 柔性二维碳化钒MXene基滤膜的SERS性能和增强机制

该工作创造性的提出了一种新的策略,通过结合二维裁剪和分子富集来设计高灵敏度的柔性MXene基SERS衬底,成功制备了两种类型的二维碳化钒(V4C3和V2C)MXenes材料,并证明其可作为性能优异的SERS平台,其中V4C3作为SERS活性材料为首次报道。研究发现,与块状MXenes相比,二维裁剪赋予碳化钒MXenes费米能级附近更为丰富的态密度,促进了光致诱导电荷转移,增加了多达2个数量级的SERS灵敏度。进一步,采用了一种基于真空辅助抽滤的分子富集方法来获得超灵敏的SERS检测。该方法可实现的超快速分子富集(2 min内)、超高分子截留率(95%以上)和更低的检测限(5 × 10-9M)。该工作为探索新型MXene基SERS材料提供了重要指导,并为设计高性能的SERS平台提供了一种前沿策略。DOI: 10.1021/acsami.2c10800

研究工作得到了国家自然科学基金(11874108)、中央高校基本科研基金(2242021R41069和2242022k30008)、中国博士后科学基金(2021M700773)、江苏省博士后科研资助计划项目基金(2021K509C)和安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金的资助。

撰稿:永利总站ylzz55 郑灵程

核稿:高娟

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