南京师大基于COF材料在挥发性有机化合物气体传感检测获进展

南京师范大学化科院王琛教授课题组与分析测试中心廖学巍老师合作，在挥发性有机化合物（VOCs）气体传感检测方面取得新进展，相关成果以“Simultaneous Sensing of Multiplex Volatile Organic Compounds by Adsorption and Plasmon Dual-Induced Raman Enhancement Technique”为题发表在传感领域旗舰期刊《ACS Sensors》。

挥发性有机化合物（VOCs）是一类沸点较低的有机分子。当空气中VOCs达到一定浓度时，人们就会出现头晕、乏力等症状。长时间处于VOCs含量过高的环境中，会对人的肾脏、肝脏、大脑等造成伤害，影响神经系统的正常运行。鉴于VOCs对生态环境和人类健康构成的严重威胁，准确、快速的测定VOCs及其含量是目前全球的研究热点之一。

表面增强拉曼散射（SERS）可以提供独特的拉曼“指纹”光谱特征，是一种灵敏、快速、无创的光学检测工具。然而，普通的SERS基底（如Au和Ag纳米结构）在低浓度和高扩散性的气体样品检测方面仍面临巨大挑战。针对这一难题，王琛教授课题组提出，在金纳米粒子表面原位生长多孔共价有机框架（COFs）材料，利用COFs对气体的强富集能力和纳米金的等离激元共振增强效应，大幅提高VOCs的检测灵敏度，从而实现了不同VOCs的精准区分和灵敏检测。

为验证该方法的准确性和灵敏度，分析测试中心廖学巍老师利用传统的气相色谱和气质联用方法，对空气样品中的不同VOCs气体进行了分析和鉴定。实验结果表明，上述不同方法对VOCs的检测准确度一致，但SERS方法的检测灵敏度最高，检测限低至ppb水平。这一研究为VOCs的识别和检测提供了一种简单、灵敏和快速的方法，在农业、环境和人类健康等领域均具有良好的应用前景。

在此研究基础上，王琛教授组深入分析了多孔材料与金属纳米粒子之间的协同作用机制，提出了等离激元和化学双重增强拉曼信号新机理，并基于此技术，实现了细胞膜表面不同蛋白质的同时多色检测。相关成果以“Ultrasensitive Multiplex Imaging of Cell Surface Proteins via Core-Shell Surface-Enhanced Raman Scattering Nanoprobes”为题发表在《ACS Sensors》。

上述研究工作得到了国家优秀青年科学基金和江苏省重点研发等科研项目的资助。化科院青年教师王瑾博士为上述论文的共一/第一作者课题组已毕业研究生谭证同学在实验方面提供了诸多支持和帮助。

来源：南京师范大学

论文链接为：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssensors.2c02572

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acssensors.3c00100