表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）作為一種新興的分子水平檢測(cè)技術(shù)，受到了研究者的廣泛關(guān)注。在基于SERS的研究中，具有拉曼增強(qiáng)效應(yīng)的基底材料起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。膜材料由于其出色的均勻性、穩(wěn)定性和易修飾性，在SERS基底材料領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。然而，目前所報(bào)道的基于膜材料的SERS基底對(duì)一系列極端環(huán)境的適應(yīng)性有限，例如在酸堿性溶液、高鹽溶液、腐蝕性溶液或極端溫度等環(huán)境中極易失活。此外，SERS基底材料因其固有的一次性產(chǎn)品特性而成為“浪費(fèi)”和“高投資”的代名詞。這些問(wèn)題限制了SERS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，也增加了應(yīng)用成本。
福建師范大學(xué)盧玉棟教授團(tuán)隊(duì)在《Chemical Engineering Journal》上發(fā)表了題為“Polymer composite membranes as SERS substrate materials: Recyclable and highly stable”的研究論文，該研究設(shè)計(jì)并制備了一種基于環(huán)氧樹(shù)脂（EP）、纖維素紙（CP）和納米金屬顆粒雜化膜（Ag NPs@Au NPs）的超性能可重復(fù)利用的SERS基底材料。在該膜材料中，固化后的EP層因其優(yōu)異的物理和化學(xué)穩(wěn)定性成為有效的“保護(hù)層”，極大提高了基底材料的極端環(huán)境耐受性。同時(shí)，EP層的光滑表面賦予了其可洗性和可回收性。實(shí)驗(yàn)表明，該材料在-80°C–100°C、pH=1–13的酸堿溶液、高鹽溶液、腐蝕性溶液（氫氧化鈉溶液濃度≤ 0.1M；鹽酸溶液濃度≤ 3%）等復(fù)雜極端環(huán)境中仍具有穩(wěn)定的SERS性能。該材料不受保存環(huán)境影響，在室內(nèi)儲(chǔ)存344天后其SERS性能無(wú)明顯損失。此外，該材料在經(jīng)過(guò)6次回收利用后，仍然保持穩(wěn)定的SERS增強(qiáng)效果？苫厥招圆粌H在一定程度上提高了SERS定量分析的準(zhǔn)確率，還有利于降低成本。對(duì)極端環(huán)境的卓越適應(yīng)能力則有望將SERS分析技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到更復(fù)雜的環(huán)境中，這標(biāo)志著未來(lái)一個(gè)極有潛力的研究方向。
圖 6（a）EP/CP和CP的力學(xué)性能測(cè)試。（b-c）EP/Ag NPs@Au NPs/CP 的耐溫性測(cè)試。（d-g）EP/Ag NPs@Au NPs/CP 的 pH 耐受性測(cè)試。（h）EP/Ag NPs@Au NPs/CP 的耐鹽離子測(cè)試。
考慮到環(huán)氧樹(shù)脂出色的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，成功制備了一種適用于多種極端環(huán)境且能重復(fù)使用的聚合物復(fù)合膜SERS基底材料。采用“三相液-液界面自組裝法”制備了納米金銀（Ag NPs@Au NPs）雜化膜，并將其轉(zhuǎn)移到纖維素紙上（CP）。以環(huán)氧樹(shù)脂（EP）作為膠粘劑和保護(hù)材料，將其涂覆在纖維素紙上，以產(chǎn)生復(fù)合SERS基底材料。EP的粘結(jié)作用使EP、Ag NPs@Au NPs和CP三者無(wú)縫黏合，防止了金屬納米顆粒在使用過(guò)程中的脫落。固化后的EP層因其優(yōu)異的物理和化學(xué)穩(wěn)定性成為有效的“保護(hù)層”，極大提高了基底材料對(duì)極端環(huán)境的耐受性。同時(shí)，EP層的光滑表面賦予基底材料可洗性和可回收性。高穩(wěn)定性和可回收性的集成使這種SERS基底材料在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程或其他復(fù)雜環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和批量測(cè)試中展現(xiàn)出巨大的潛力。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151565
【第一作者介紹】
王浩楠，福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院碩士研究生，主要從事SERS基底材料制備及應(yīng)用研究。重點(diǎn)圍繞基于纖維素的SERS基底材料的開(kāi)發(fā)及其在食品安全檢測(cè)和醫(yī)學(xué)檢測(cè)中的應(yīng)用。以第一作者身份在國(guó)際知名TOP期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文4篇（SCI-Ⅰ），已授權(quán)國(guó)家專利3件，申請(qǐng)并公布發(fā)明專利2件。
【通訊作者介紹】
盧玉棟，福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院教授、博導(dǎo)。主要從事SERS 基底材料制備及探針構(gòu)建、微生物醫(yī)學(xué)診斷及生化分子分析等方面的研究。目前的研究方向：功能性SERS基底制備及SERS技術(shù)在化妝品功效評(píng)價(jià)、安全管控和醫(yī)學(xué)檢測(cè)中的應(yīng)用。以第一作者或通訊作者身份發(fā)表SCI論文60余篇，申請(qǐng)國(guó)家專利100余件，已授權(quán)50余件。
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