Ag@NiFe2O4双功能微纳平台：集成SERS超灵敏传感与光芬顿高级氧化技术用于水体有机污染物的检测与降解

《Biosensors and Bioelectronics》：Bifunctional SERS-Fenton Micro-nano platform: Integrating Ultrasensitive Sensing with Advanced Oxidation for the Detection and Degradation of Organic Pollutants in Water

本文创新性地构建了银纳米颗粒修饰的NiFe2O4纳米花复合材料（Ag@NiFe2O4），通过局域表面等离子体共振（LSPR）与电荷转移（CT）协同机制实现了对罗丹明6G（R6G）10-8 mol/L的超灵敏表面增强拉曼散射（SERS）检测，并借助H2O2辅助的光芬顿反应在70分钟内达到93.4%的污染物降解率，为水环境修复提供了"检测-降解"一体化的创新技术策略。

　　

结果与讨论

图1展示了NiFe₂O₄和Ag@NiFe₂O₄样品的扫描电镜图像。如图所示，NiFe₂O₄样品呈现花状形态，直径约6微米，整体均匀性良好（图1a, b）。这种具有高比表面积和丰富分支结构的纳米花形貌，为银纳米颗粒和探针分子在NiFe₂O₄上的负载提供了更多吸附位点，非常有利于SERS检测。通过能谱分析证实银元素成功负载在NiFe₂O₄纳米花表面（图1c, d），且银纳米颗粒均匀分布在花状结构的分支上，形成了理想的等离子体耦合界面。

结论

本研究成功制备了Ag@NiFe₂O₄复合纳米材料，并系统研究了其在SERS超灵敏R6G检测和光芬顿降解过程中的性能。这种增强效应归因于Ag@NiFe₂O₄的局域表面等离子体共振（LSPR）效应以及复合材料与R6G分子之间的电荷转移（CT）相互作用。此外，通过有限时域差分（FDTD）模拟计算了NiFe₂O₄和Ag@NiFe₂O₄的电场分布，结果表明Ag@NiFe₂O₄表现出更优异的LSPR效应。该材料同时展现出卓越的光芬顿催化性能，在H₂O₂存在下70分钟内对有机污染物的降解效率达93.4%。本研究为开发集污染物检测与降解功能于一体的双功能纳米材料提供了新思路，为水环境修复领域的"检测-降解"协同技术开辟了新途径。