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)性有機化合物（VOC）檢測研究領(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)隊發(fā)現(xiàn)金屬有機骨架（MOFs）MIL-100（Fe）材料對VOCs分子具有吸附拉曼增強效應(yīng)，其對甲苯和丙酮的吸附檢測性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)氣體傳感器。需要強調(diào)的是，MOFs對VOCs的吸附呈現(xiàn)“陣列分辨?zhèn)鞲小碧匦裕軌驅(qū)崿F(xiàn)對多種VOCs的傳感。引入“熱點”后，拉曼增強效應(yīng)使MIL-100（Fe）對甲苯的檢測限降到0.48 ppb，刷新了傳統(tǒng)氣體傳感器的檢測極限。通過理論計算，研究人員發(fā)現(xiàn)該材料可通過強化吸附、電荷轉(zhuǎn)移、帶間共振等幾種形式使VOCs在MIL-100(Fe)上實現(xiàn)吸附強化-電荷傳遞協(xié)同作用，最終產(chǎn)生拉曼增強效應(yīng)。
本研究利用該檢測平臺對多種肺癌呼出標(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)志物的同時檢出開拓新的思路，同時基于吸附強化拉曼增強效應(yīng)的人工嗅覺系統(tǒng)的成功運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，實現(xiàn)環(huán)境中VOCs的靈敏檢測與監(jiān)測對保護(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)實現(xiàn)揮發(fā)性有機化合物檢測的原理示意圖
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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