本技术涉及表面增强拉曼散射(SERS)技术,介绍了一种利用还原氧化石墨烯(RGO)增强的半导体等离子体拉曼探针及其制备方法和应用。通过溶剂热法合成半导体等离子体氧化物,结合RGO的优异性质,制备出高效的SERS探针。该探针在检测生物分子和化学物质方面展现出高灵敏度和选择性,具有广泛的应用前景。
背景技术
污染物分子的痕量检测和催化降解对于环境保护至关重要。而深入了解污染物催化降解机制有助于探索开发新技术体系提高降解效率,进一步优化环保方案。然而,传统的污染物探测方式存在灵敏度低、易受干扰、无法进行原位检测等瓶颈问题。
表面等离子体共振(SPR)效应是在光照射下贵金属纳米结构表面的自由电子发生集体振荡的现象,能够将光场和能量局域在亚波长尺度上,从而进一步显著增强各种光与物质的相互作用(如拉曼散射、光化学反应等)。目前,各种贵金属纳米结构已经被开发为新兴拉曼探针,实现对生化分子的超灵敏表面增强拉曼散射(SERS)传感。但由于贵金属的拉曼探针难以同时实现对污染物分子的高效降解,且制备成本高、价格昂贵,导致其无法实现大规模应用。研究发现,除了贵金属外,半导体中的自由载流子浓度增加到一定量级时,也会与入射光发生振荡,进而产生类似金属的SPR现象。比如,自掺杂半导体(Cu2-x
S、WO3-x
等)在可见-近红外波段能产生宽范围的强SPR吸收,且丰富的表面空位也能为化学反应提供活性位点,因此其在SERS传感、光催化等领域也具有广阔的应用前景。但在单一的半导体材料体系中,由于氧空位的不稳定性以及热载流子的快速非辐射衰变,使其SERS探测和光催化降解性能受到了严重制约。
实现思路