多孔Ag@CNx复合纳米线芯片的原位制备及其在汞离子(II)表面增强拉曼散射传感中的应用

针对水体汞离子(Hg2+)检测中高灵敏度与宽线性范围难以兼顾的问题，研究人员通过原位液-固-固策略开发了多孔Ag@CNx复合纳米线SERS传感芯片，实现了10 pg/L超低检测限和1010 pg/L超宽线性范围，为现场快速检测提供了经济高效的解决方案。

　　

汞污染是威胁人类健康的重大环境问题，尤其水体中的汞离子(Hg²⁺)可通过食物链富集并转化为剧毒有机汞。传统检测方法如原子吸收光谱(AAS)虽精准但依赖大型设备，难以满足现场监测需求。表面增强拉曼散射(SERS)技术因其指纹识别特性成为新兴解决方案，但现有Hg²⁺检测方法普遍存在信号标记复杂、线性范围窄等瓶颈。

针对这一挑战，海南大学的研究团队在《Surfaces and Interfaces》发表研究，提出了一种创新的原位液-固-固(LSS)合成策略。该方法通过银离子与三聚氰胺的分子级配位聚合，在硅片上直接制备多孔碳氮化物包裹银纳米线(Ag@CN_x NWs)复合芯片，无需复杂修饰即可实现Hg²⁺的"Turn off"型SERS检测。关键技术包括：1) 银-三聚氰胺配位聚合物前驱体合成；2) 原位固态热分解构建多孔结构；3) 通过前驱体浓度调控SERS热点分布。

结果部分

1. 材料表征：X射线衍射与电子显微镜证实产物为直径50-80 nm的多孔Ag@CN_x纳米线，银纳米颗粒均匀镶嵌于碳氮基质中，形成密集的电磁场增强热点。
2. 传感性能：在1350 cm^-1特征峰处实现10 pg/L超低检测限，线性范围跨越10个数量级(10-10¹⁰ pg/L)，优于同类报道2个数量级。
3. 机制解析：Hg²⁺与CN_x壳层的特异性结合导致拉曼信号猝灭，该过程不受常见离子干扰，且芯片在空气中稳定存放30天仍保持90%活性。

结论与意义
该研究开创性地将无机CN_x同时作为SERS信号标记物和Hg²⁺捕获剂，突破了传统有机标记分子的稳定性瓶颈。通过前驱体浓度-纳米结构-热点分布的精准调控，实现了检测性能的可编程设计，为便携式检测设备开发奠定基础。这项工作不仅推动了高性能SERS传感材料的低成本规模化制备，更为类似结构的纳米复合材料开发提供了新范式。