基于碳纳米管-金纳米颗粒复合材料的原位高温SERS技术用于叶酸同系物精准鉴别与定量分析

本文开发了一种光化学合成CNTs@Au NPs纳米复合材料的新策略，该材料具备卓越的热稳定性（耐受400°C高温）与表面增强拉曼散射（SERS）活性。通过原位高温SERS技术成功实现了对天然叶酸同系物5-甲基四氢叶酸（5-MTHF）和5-甲酰基四氢叶酸（5-FTHF）的分子指纹识别与区分，检测限低至10-8 M。该方法为膳食补充剂与强化食品中叶酸质量监控提供了高灵敏度、高准确性的分析平台。

　　

Highlight

本研究通过光化学方法在碳纳米管（CNTs）表面原位生长高密度金纳米颗粒（Au NPs），成功构建了具有优异热稳定性和表面增强拉曼散射（SERS）活性的CNTs@Au NPs纳米复合材料。该材料在400°C高温下仍能保持结构完整性，为实现原位高温SERS检测提供了理想基底。

Results and discussion

利用氙灯照射羟基化碳纳米管与氯金酸（HAuCl₄）混合溶液，通过光化学还原反应在CNTs表面均匀负载金纳米颗粒。透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）表征显示，通过调控氯金酸用量可精确调控Au NPs的尺寸与分布密度。所制备的CNTs@Au NPs展现出卓越的SERS增强效应，对结晶紫（CV）分子的检测限低至10^-12 M。基于5-MTHF的热不稳定性与5-FTHF的热稳定性差异，通过原位高温SERS技术成功捕获到二者在升温过程中的分子结构变化轨迹，实现了清晰的指纹谱图区分与混合样品定量分析。

Conclusion

该研究不仅为叶酸同系物的精准鉴别提供了创新性分析策略，其高温稳定SERS基底的构建方法更为复杂基质中热敏感物质的原位分析开辟了新路径。