近日，武漢大學(xué)的肖湘衡教授和蔣昌忠教授團(tuán)隊(duì)在ACS Applied Materials & Interfaces上發(fā)表了名為“Improved Thermal Stability of Graphene-Veiled Noble Metal Nanoarrays as Recyclable SERS Substrates”的文章。該研究通過將石墨烯轉(zhuǎn)移在貴金屬陣列的表面，可以顯著的增強(qiáng)貴金屬的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性的增強(qiáng)機(jī)理通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得以揭示：即石墨烯覆蓋在貴金屬的表面極大的抑制了貴金屬表面原子的振動(dòng)，相比于裸露的貴金屬，石墨烯覆蓋的貴金屬的熔點(diǎn)有極大的提高。通過對(duì)石墨烯覆蓋的貴金屬進(jìn)行高溫處理，從而可以實(shí)現(xiàn)基底表面吸附的分子自清潔作用，該SERS基底在循環(huán)了16次之后，依舊表現(xiàn)出很強(qiáng)的檢測(cè)能力。

    圖1. SERS基底的循環(huán)利用示意圖

    圖2. 不同溫度下Au三角陣列和Au/graphene的形貌（SEM）表征

    （a） Au三角陣列和（b）Au/graphene未經(jīng)過退火處理；

    （c） Au三角陣列和（d）Au/graphene在氬氣保護(hù)氛圍下200°C加熱30min；

    （e）Au三角陣列和（f）Au/graphene在氬氣保護(hù)氛圍下300°C加熱30min；

    （g） Au三角陣列和（h）Au/graphene在氬氣保護(hù)氛圍下400°C加熱30min；

    （i） Au三角陣列和（j）Au/graphene在氬氣保護(hù)氛圍下500°C加熱30min.

    圖3. 退火處理前后的Au三角陣列和Au/graph-ene的AFM表征

    （a） Au三角陣列和（e） Au/graphene未經(jīng)過退火處理的AFM圖像；

    （c） Au三角陣列和（g） Au/graphene在氬氣保護(hù)氛圍下300°C加熱30min之后的AFM圖像；

    （b）和（d）分別對(duì)應(yīng)（a）和（c）中沿著白線的高度圖；

    （f）和（h）分別對(duì)應(yīng)（e）和（g）中沿著白線的高度圖。

    圖4. Au三角陣列和Au/graphene對(duì)R6G循環(huán)檢測(cè)的拉曼光譜對(duì)比

    （a）10-5 M的羅丹明6G （R6G）吸附在Au三角陣列上經(jīng)過一次檢測(cè)-退火過程的拉曼光譜；10-5 M的R6G吸附在未經(jīng)過退火處理的Au/graphene上的拉曼光譜。

    （b） 10-5 M的R6G吸附在Au/graphene上經(jīng)過15次循環(huán)檢測(cè)的拉曼光譜。

    圖5. Au/graphene對(duì)阿莫西林的循環(huán)檢測(cè)及Au/graphene的檢測(cè)極限

    （a） 10-2 M的阿莫西林吸附在Au/graphene上經(jīng)過2次循環(huán)檢測(cè)的拉曼光譜；

    （b）不同濃度的R6G 吸附在經(jīng)過300°C退火處理的Au/graphene上的拉曼光譜。

    圖6. Ag三角陣列和Ag/graphene對(duì)R6G循環(huán)檢測(cè)的拉曼光譜對(duì)比

    （a）10-5 M的羅丹明6G （R6G）吸附在Ag三角陣列上經(jīng)過一次檢測(cè)-退火過程的拉曼光譜；10-5 M的R6G吸附在未經(jīng)過退火處理的Ag/graphene上的拉曼光譜。

    （b） 10-5 M的R6G吸附在Ag/graphene上經(jīng)過3次循環(huán)檢測(cè)的拉曼光譜。

    這篇文章通過簡(jiǎn)單的將石墨烯覆蓋在貴金屬的表面可以極大的增強(qiáng)貴金屬的熱穩(wěn)定性；利用這一性能，貴金屬在經(jīng)歷了高溫處理后依舊保持其原有形貌從而維持貴金屬的拉曼增強(qiáng)能力的同時(shí)，達(dá)到清洗基底表面吸附的分子的目的?；谶@一原理獲得了具有普遍適用的可循環(huán)SERS基底。實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下：

    （1） 石墨烯覆蓋在貴金屬的表面可以極大的增強(qiáng)貴金屬熱穩(wěn)定性，理論和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象成功的解釋了增強(qiáng)的熱穩(wěn)定性的原因：即石墨烯覆蓋在貴金屬的表面極大的抑制了貴金屬表面原子的振動(dòng)，相比于裸露的貴金屬，石墨烯覆蓋的貴金屬的熔點(diǎn)有極大的提高，這可以使貴金屬在經(jīng)歷了更高的溫度處理后依舊保持原有的形貌，從而保證了貴金屬在多次循環(huán)使用后仍然保持較強(qiáng)的拉曼增強(qiáng)能力。

    （2）石墨烯覆蓋的貴金屬陣列作為高穩(wěn)定性和可循環(huán)使用的SERS基底，很好的解決了傳統(tǒng)的“一次性”SERS基底面臨的高成本和制作工藝復(fù)雜的問題。

    （3）該SERS基底通過高溫來(lái)實(shí)現(xiàn)自清潔效果，從而可以對(duì)大多數(shù)分子進(jìn)行可循環(huán)利用，這也保證了該循環(huán)使用的SERS基底具有普遍適用性。

    文獻(xiàn)鏈接：Improved Thermal Stability of Graphene-Veiled Noble MetalNanoarrays as Recyclable SERS Substrates （ACS Applied Materials & Interfaces., 31 October, 2017, DOI: 10.1021/acsami.7b13708）

    （來(lái)源：材料人）

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國(guó)內(nèi)外最新動(dòng)態(tài)，我們網(wǎng)站會(huì)不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：楊揚(yáng)

《中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事

投稿聯(lián)系：編輯部

電話：010-62313558-806

郵箱：fsfhzy666@163.com

中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414