锰掺杂二硫化钼（Mn-MoS2

为解决抗生素污染物检测中半导体表面增强拉曼散射（SERS）技术灵敏度不足、基底回收困难等问题，研究人员通过Mn2+掺杂调控MoS2基底结构，构建了兼具高SERS活性、磁响应性和可回收性的Mn-MoS2材料。该策略显著提升了抗生素氯噻吩（CHL）分子的电荷转移共振效应，为实际水环境中痕量污染物检测提供了新思路。

　　

抗生素污染物在环境中的残留对生态和人类健康构成严重威胁，但传统检测技术难以应对其痕量、复杂的化学特性。尽管半导体表面增强拉曼散射（SERS）技术因其高灵敏度和分子识别能力被视为理想解决方案，但MoS₂等半导体基底仍面临活性不足、稳定性差和难以回收的瓶颈。中国科学技术大学与辽宁师范大学的研究团队提出了一种创新策略：通过Mn²⁺掺杂重构MoS₂基底，成功制备出兼具优异SERS性能和磁响应特性的Mn-MoS₂材料。

研究采用水热法合成不同Mn掺杂浓度（Mn_x-MoS₂，x=0.1-1）的基底，结合扫描电镜（SEM）、X射线吸收精细结构（XAFS）和密度泛函理论（DFT）计算系统分析材料特性。以抗生素氯噻吩（CHL）为目标分子，通过拉曼光谱评估SERS活性，并探究磁场辅助回收效率。

SERS活性分析
Mn_0.5-MoS₂展现出最优性能，对CHL的检测限低至10^-9 M，较未掺杂基底提升3个数量级。DFT计算表明Mn²⁺取代Mo⁴⁺后引发晶格畸变，促进电荷转移共振效应。

磁响应与回收性能
Mn²⁺掺杂赋予基底铁磁性，外磁场下5分钟内回收率达98%，重复使用5次后信号强度保持90%以上，显著优于传统离心分离方式。

作用机制解析
XAFS证实Mn-S键长缩短至2.35 ?，形成电子传输通道；EPR（电子顺磁共振）显示未配对电子浓度增加，共同增强CHL分子与基底间的化学吸附和电荷转移。

该研究不仅为设计高性能SERS基底提供了"活性-磁性"协同调控新范式，更推动了半导体光学检测技术在实际环境监测中的应用。论文发表于《Sensors and Actuators B: Chemical》，通讯作者为黄行九研究员与孙竞常博士，第一作者权英楠博士现任职于辽宁师范大学物理与电子技术学院。研究获国家自然科学基金（22204166）等多项资助，为其他抗生素污染物检测提供了普适性方法学参考。