项目名称: 三维MOFs-贵金属复合物在表面增强拉曼散射中的传感效能研究

项目编号: No.21502179

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 何璇

作者单位: 中国工程物理研究院化工材料研究所

项目金额: 21万元

中文摘要: 表面增强拉曼散射(SERS)灵敏准确,无损高效,很适合探测危险爆炸物。然而,现有SERS技术存在以下问题:1)基底对小分子吸附能力差导致灵敏度低,稳定性差;2)有机小分子结构相似导致选择性差,误报率高。针对现有问题,本项目拟设计与多硝基类有机分子有强键合的羧酸类、吡啶类分子为配体,与过渡金属配位构筑三维MOFs结构,并原位成膜复合制备全新MOFs-贵金属SERS复合基底。利用 MOFs有序孔状结构和强吸附力,将有机小分子吸附到SERS基底表面,复合结构产生局域等离子体共振效应,获得高敏SERS响应。通过结构修饰,MOFs可产生多种键合作用,能够专一的捕获目标分子,提高响应选择性。将MOFs晶体引入SERS传感体系,不仅是全新的基底设计思路,丰富了SERS复合基底类型;更有望解决目前SERS传感有机小分子探测存在的关键问题,为我国军事科技、公共安全,环保领域有机分析技术的发展提供技术支持。

中文关键词: 金属有机框架(MOFs);表面增强拉曼散射(SERS);功能修饰;痕量分析;有机小分子

英文摘要: Surface enhanced Raman scattering (SERS) is a sensitive, accurate and efficient nondestructive analysis technology. It’s very suitable for trace explosives detection. However, SERS technique existing the following problems: 1) the low sensibility and poor stability for small molecules sensing detection because of the low absorption ability. 2) The poor selectivity and high rate of false positives for the similar structure of small organic molecules. In view of these problems, this project intends to design classes of organic molecules with strong bonding with the nitro-based compound, such as carboxylic acid, pyridine molecules as the ligands, and complex with the transition metal, fabricating the three-dimensional structure of MOFs. Following, the novel MOFs-noble metals hybrids were composited in situ to study SPR phenomenon then preparing SERS effect. The ordered pore structure and the strong adsorbability of MOFs could adsorb small organic molecules on the SERS substrate surface effectively. The composite structures have active localized plasmon resonance effect and excellent SERS sensing performance. Moreover, through the structure modification, MOFs can produce a variety of cooperation effect with key molecule, and fully capture molecules during test, improve response selectivity. From a Organic-inorganic crystal to the SERS sensor substrate, it is not only a brand-new basement design for enriching the type of SERS substrates, but also could resolve the key problems of SERS sensing of small organic molecules. The development of MOFs-noble metal hybrids SERS sensing technology for common small organic molecules is highly benefit to military science, public security, and environmental organic analysis field.

英文关键词: Metal–Organic Frameworks (MOFs);Surface-enhanced Raman Scattering (SERS);Function Modification ;Trace Analysis; Small Organic Molecules

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