撰文：金靜

碳點(CDs)作為小的碳材料之一,自2004年被發(fā)現以來，已逐漸發(fā)展成為一種明星材料。作為一種新型的量子點，CDs具有可實用的光電轉化能力，良好的生物相容性和低毒性，雙光子吸收和上轉換熒光能力，以及易于化學修飾和功能集成性等優(yōu)點，在光催化，光電器件，環(huán)境檢測和生物成像領域有著廣泛的應用。

將CDs與金屬復合，以表面增強拉曼光譜（SERS）技術來研究復合基底界面與分子的化學相互作用和化學反應以及催化反應的機理，將為SERS技術的發(fā)展帶來新的契機。

基于以上背景，吉林大學超分子結構與材料國家重點實驗室的趙冰教授和宋薇副教授等人在這方面做了新的研究，有了新的發(fā)現。

該研究利用碳點的還原性制備出了濃度和尺寸都可調控的核殼結構銀@碳點核殼納米粒子(Ag@CDs NPs)，作為SERS基底，檢測到PATP探針分子低濃度為10-9?M，增強因子達6.7*10-5M，獲得了佳的SERS信號。

接著，與相同濃度的銀納米粒子(Ag NPs)進行SERS對比，結果發(fā)現Ag@CDs NPs具有更好的SERS性能。同時CDs熒光被猝滅后得到了其本身碳材料固有的D帶和G帶。

之后，研究人員以Ag@CDs NPs同時作為SERS基底和催化劑，成功監(jiān)測了Ag@CDs NPs催化氧化TMB，催化還原PNTP-DMAB以及PNTP-PATP的過程。他們欣喜地發(fā)現：由于CDs和Ag NPs的協同作用和電荷轉移作用，Ag@CDsNPs的催化效率比相同濃度的單獨的Ag NPs和CDs要高很多，并且檢測到非常具有意義的H2O2的低濃度為1.6*10-8?M。由此得出Ag@CDs NPs具有更優(yōu)良的SERS和催化性能的結論。

圖2.(a)SERS監(jiān)控Ag@CDs NPs催化氧化TMB，(b) 不同濃度的H2O2催化氧化TMB的SERS，(c)Ag@CDs NPs 等離子體催化耦合PNTP-DMAB，(d) 以NaBH4為還原劑，Ag@CDS NPs 催化還原PNTP-PATP。

本研究利用拉曼光譜不僅得到了被催化分子的變化信息，對分子的定性和定量具有重要意義，而且促進了核殼結構SERS基底的發(fā)展，擴展了CDs在SERS和催化領域的應用。

值得一提的是，本研究中，SERS光譜的采集使用了HORIBA激光共聚焦拉曼光譜儀，所有的拉曼數據通過LabSpec軟件進行分析。

此項研究工作得到了國家自然科學基金項目的資金支持。

相關成果近期發(fā)表在雜志《ACS Applied Materials & Interfaces》上，受到了業(yè)界同行的廣泛關注，同時受邀報道在HORIBA科學儀器事業(yè)部上。

Jing Jin，Shoujun Zhu, Yubin Song, Hongyue Zhao, Zhen Zhang, YueGuo, Junbo Li, Wei Song，Bai Yang, and Bing Zhao，“Precisely Controllable Core?Shell Ag@Carbon Dots Nanoparticles: Application to in Situ Super-Sensitive Monitoring of Catalytic Reactions”.ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 27956?27965.

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