Molybdænborid-keramik udviklet til SERS-detektion i barske omgivelser

Et forskerhold har med succes syntetiseret tre forskellige krystallinske faser af molybdænborid med en stærk Raman-signalforstærkende ydeevne.

Disse resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Small . Forskerne blev ledet af prof. Huang Zhulin ved Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi, sammen med forskere fra University of Massachusetts Amherst.

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) er en hurtig og ikke-destruktiv detektionsmetode, der er meget udbredt inden for forskellige områder, herunder sporforurenende overvågning, fødevaresikkerhed, kemisk katalyse og molekylær fingeraftryksidentifikation. De fleste SERS-materialer af ædelmetal er imidlertid dyre og udviser dårlig fysisk og kemisk stabilitet, især under ekstreme forhold, såsom høje temperaturer og stærkt korrosive miljøer, hvor SERS-forbedringseffekten aftager hurtigt.

I denne undersøgelse udnyttede forskere egenskaberne ved overgangsmetalborider, som kan tåle ekstreme forhold som høje temperaturer, stærke syrer og stærke baser, til at syntetisere tre molybdænborid-keramiske pulvere (β-MoB, MoB₂ , og Mo₂ B₅ ) baseret på væskefase-precursor og carbo/borotermisk reduktion.

SERS-ydeevnen af ​​disse molybdænborider blev evalueret ved hjælp af Rhodamine 6G (R6G)-prober, og resultaterne indikerede, at β-MoB udviser SERS-forøgelse på fem størrelsesordener, der kan sammenlignes med Au-nanopartikler. Den fremragende SERS-forstærkende ydeevne af β-MoB kan tilskrives dets højere adsorptionsenergi for R6G-molekyler og betydelige ladningsinteraktioner mellem dem.

Desuden undersøgte forskere virkningen af ​​stærke syre- og stærke baseopløsninger samt højtemperaturoxidation på SERS-aktiviteten af ​​molybdænborider. De keramiske molybdænboridpulvere blev nedsænket i opløsninger med forskellig pH og oxideret ved 1000 °C i 30 minutter under en oxygenatmosfære. Testresultaterne viste, at SERS-effekten af ​​molybdænborider godt kunne opretholdes, selv når de udsættes for sådanne ætsende miljøer og høje temperaturer.

Dette arbejde præciserer fasekontrolmetoden og SERS-forbedringsmekanismen for molybdænboridkeramik, hvilket udvider udvalget af SERS aktive materialer fra ædelmetaller og halvledere til keramiske materialer med ultrahøj temperatur, som forventes at blive brugt til optisk sensing og detektion i ekstreme tilfælde miljøer.

Flere oplysninger: Mengen Hu et al., Phase-Tunable Molybdæn Boride Ceramics som en ny følsom og pålidelig SERS-platform i barske miljøer, Små (2024). DOI:10.1002/sml.202308690

Journaloplysninger: Lille

Leveret af Chinese Academy of Sciences