Molybdeenboride-keramiek ontwikkeld voor SERS-detectie in ruwe omgevingen

Een onderzoeksteam heeft met succes drie verschillende kristallijne fasen van molybdeenboride gesynthetiseerd met sterke Raman-signaalverbeteringsprestaties.

Deze bevindingen werden gepubliceerd in het journaal van Klein. De onderzoekers werden geleid door prof. Huang Zhulin van het Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academy of Sciences, samen met onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts Amherst.

Surface-enhanced Raman-verstrooiing (SERS) is een snelle en niet-destructieve detectiemethode die veel wordt gebruikt op verschillende gebieden, waaronder monitoring van sporenverontreinigende stoffen, voedselveiligheid, chemische katalyse en identificatie van moleculaire vingerafdrukken. De meeste SERS-materialen van edele metalen zijn echter kostbaar en vertonen een slechte fysische en chemische stabiliteit, vooral onder extreme omstandigheden zoals hoge temperaturen en sterk corrosieve omgevingen, waar het versterkende effect van SERS snel afneemt.

In deze studie hebben onderzoekers gebruik gemaakt van de kenmerken van overgangsmetaalboriden, die extreme omstandigheden zoals hoge temperaturen, sterke zuren en sterke basen kunnen doorstaan, om drie keramische molybdeenboridepoeders (β-MoB, MoB₂en Mo₂B₅) gebaseerd op precursor in de vloeistoffase en carbo/borothermische reductie.

De SERS-prestaties van deze molybdeenboriden werden geëvalueerd met behulp van Rhodamine 6G (R6G) -sondes, en de resultaten gaven aan dat β-MoB een SERS-verbetering vertoont van vijf ordes van grootte die vergelijkbaar is met Au-nanodeeltjes. De uitstekende SERS-verbeteringsprestaties van β-MoB kunnen worden toegeschreven aan de hogere adsorptie-energie voor R6G-moleculen en de aanzienlijke ladingsinteracties daartussen.

Bovendien onderzochten onderzoekers de impact van sterke zure en sterke baseoplossingen, evenals oxidatie bij hoge temperaturen op de SERS-activiteit van molybdeenboriden. De keramische poeders van molybdeenboride werden ondergedompeld in oplossingen met verschillende pH en gedurende 30 minuten bij 1000 ° C onder een zuurstofatmosfeer geoxideerd. De testresultaten gaven aan dat het SERS-effect van molybdeenboriden goed gehandhaafd kon blijven, zelfs bij blootstelling aan dergelijke corrosieve omgevingen en hoge temperaturen.

Dit werk verduidelijkt de fasecontrolemethodologie en het SERS-verbeteringsmechanisme van molybdeenboride-keramiek, waardoor het selectiebereik van SERS-actieve materialen wordt uitgebreid, van edele metalen en halfgeleiders tot keramische materialen met ultrahoge temperaturen, die naar verwachting zullen worden gebruikt voor optische detectie en detectie bij extreme temperaturen. omgevingen.