南京師范大學(xué)化科院王琛教授課題組與分析測(cè)試中心廖學(xué)巍老師合作,在揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)氣體傳感檢測(cè)方面取得新進(jìn)展,相關(guān)成果以“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》。
揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)是一類沸點(diǎn)較低的有機(jī)分子。當(dāng)空氣中VOCs達(dá)到一定濃度時(shí),人們就會(huì)出現(xiàn)頭暈、乏力等癥狀。長(zhǎng)時(shí)間處于VOCs含量過(guò)高的環(huán)境中,會(huì)對(duì)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(yùn)行。鑒于VOCs對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成的嚴(yán)重威脅,準(zhǔn)確、快速的測(cè)定VOCs及其含量是目前全球的研究熱點(diǎn)之一。
表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)可以提供獨(dú)特的拉曼“指紋”光譜特征,是一種靈敏、快速、無(wú)創(chuàng)的光學(xué)檢測(cè)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(kuò)散性的氣體樣品檢測(cè)方面仍面臨巨大挑戰(zhàn)。針對(duì)這一難題,王琛教授課題組提出,在金納米粒子表面原位生長(zhǎng)多孔共價(jià)有機(jī)框架(COFs)材料,利用COFs對(duì)氣體的強(qiáng)富集能力和納米金的等離激元共振增強(qiáng)效應(yīng),大幅提高VOCs的檢測(cè)靈敏度,從而實(shí)現(xiàn)了不同VOCs的精準(zhǔn)區(qū)分和靈敏檢測(cè)。
為驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性和靈敏度,分析測(cè)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(duì)空氣樣品中的不同VOCs氣體進(jìn)行了分析和鑒定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,上述不同方法對(duì)VOCs的檢測(cè)準(zhǔn)確度一致,但SERS方法的檢測(cè)靈敏度最高,檢測(cè)限低至ppb水平。這一研究為VOCs的識(shí)別和檢測(cè)提供了一種簡(jiǎn)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。
在此研究基礎(chǔ)上,王琛教授組深入分析了多孔材料與金屬納米粒子之間的協(xié)同作用機(jī)制,提出了等離激元和化學(xué)雙重增強(qiáng)拉曼信號(hào)新機(jī)理,并基于此技術(shù),實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞膜表面不同蛋白質(zhì)的同時(shí)多色檢測(cè)。相關(guān)成果以“Ultrasensitive Multiplex Imaging of Cell Surface Proteins via Core-Shell Surface-Enhanced Raman Scattering Nanoprobes”為題發(fā)表在《ACS Sensors》。
上述研究工作得到了國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金和江蘇省重點(diǎn)研發(fā)等科研項(xiàng)目的資助。化科院青年教師王瑾博士為上述論文的共一/第一作者課題組已畢業(yè)研究生譚證同學(xué)在實(shí)驗(yàn)方面提供了諸多支持和幫助。
論文鏈接:
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssensors.2c02572
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssensors.3c00100
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:南京師大在VOC氣體傳感檢測(cè)方面取得新進(jìn)展
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