近日，中科院高能所多學(xué)科中心李敏副研究員與廣西大學(xué)趙禎霞教授合作在揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）檢測(cè)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“SERS-Active MIL-100(Fe) Sensory Array for Ultrasensitive and Multiplex Detection of VOCs”為題發(fā)表在國際化學(xué)期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。
該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)金屬有機(jī)骨架（MOFs）MIL-100（Fe）材料對(duì)VOCs分子具有吸附拉曼增強(qiáng)效應(yīng)，其對(duì)甲苯和丙酮的吸附檢測(cè)性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)氣體傳感器。需要強(qiáng)調(diào)的是，MOFs對(duì)VOCs的吸附呈現(xiàn)“陣列分辨?zhèn)鞲小碧匦?，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種VOCs的傳感。引入“熱點(diǎn)”后，拉曼增強(qiáng)效應(yīng)使MIL-100（Fe）對(duì)甲苯的檢測(cè)限降到0.48 ppb，刷新了傳統(tǒng)氣體傳感器的檢測(cè)極限。通過理論計(jì)算，研究人員發(fā)現(xiàn)該材料可通過強(qiáng)化吸附、電荷轉(zhuǎn)移、帶間共振等幾種形式使VOCs在MIL-100(Fe)上實(shí)現(xiàn)吸附強(qiáng)化-電荷傳遞協(xié)同作用，最終產(chǎn)生拉曼增強(qiáng)效應(yīng)。
本研究利用該檢測(cè)平臺(tái)對(duì)多種肺癌呼出標(biāo)記物進(jìn)行了靈敏分析，顯示了其在肺癌早期診斷方面的潛在應(yīng)用，為腫瘤呼出標(biāo)志物的同時(shí)檢出開拓新的思路，同時(shí)基于吸附強(qiáng)化拉曼增強(qiáng)效應(yīng)的人工嗅覺系統(tǒng)的成功運(yùn)用將為腫瘤早診在方法學(xué)上提供新的途徑。
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，揮發(fā)性有機(jī)化合物造成的大氣污染和室內(nèi)環(huán)境的微污染問題受到越來越多的關(guān)注。大部分VOCs有害甚至致癌，因此，實(shí)現(xiàn)環(huán)境中VOCs的靈敏檢測(cè)與監(jiān)測(cè)對(duì)保護(hù)人類健康具有重要意義。
此工作得到了國家自然科學(xué)基金的資助支持。
基于MILs-MOF構(gòu)建人工嗅覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)化合物檢測(cè)的原理示意圖
論文信息：Jing-Hao Fu, Zhen Zhong, Dan Xie, Yan-Jun Guo, De-Xuan Kong, Zhong-Xing Zhao, Zhen-Xia Zhao*, Min Li*. “SERS-Active MIL-100(Fe) Sensory Array for Ultrasensitive and Multiplex Detection of VOCs”, Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202002720
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