利用纳米泡沫上的非晶态MoS2修饰的NiS核壳结构实现超灵敏化学检测

表面增强拉曼光谱（SERS）技术中，通过水热法制备了镧掺杂的MoS2-NiS核壳结构纳米壳层（0.015Nd-MoS2/NiS/NF），显著提升电荷转移效率与活性位点暴露，实现甲基蓝检测增强因子1.56×10^9和10^-12 M超低检测限，并成功应用于牛奶三聚氰胺检测，为过渡金属硫化物SERS传感器开发提供新策略。

　　

摘要

表面增强拉曼光谱（SERS）是一种高灵敏度的分析技术，广泛应用于生物分析、化学传感和环境监测领域。过渡金属硫化物，如二硫化钼（MoS₂）和硫化镍（NiS），作为SERS基底具有很大的潜力，但其性能往往受到活性位点暴露有限和电荷转移效率低下的限制，尤其是在复杂样品基质中。在本研究中，我们采用水热法制备了类似海胆结构的MoS₂-NiS核壳结构（A-MoS₂/NiS/NF），并在镍泡沫上生长出非晶态MoS₂纳米壳层，从而解决了这些问题。进一步通过掺钕处理，得到了xNd-A-MoS₂/NiS/NF材料。优化后的0.015Nd-A-MoS₂/NiS/NF基底对亚甲蓝（MB）的增强因子（EF）达到了1.56×10⁹，检测限低至10^–12 M。密度泛函理论（DFT）计算表明，掺钕显著增加了费米能级的态密度（DOS），从而增强了电荷转移并放大了拉曼信号。该基底在真实牛奶样品中对三聚氰胺的检测也表现出高灵敏度，证实了其实际应用价值。通过有效解决MoS₂和NiS基SERS基底中的活性位点暴露和电荷转移问题，这项工作显著推进了过渡金属硫化物在SERS领域的实际应用。这一发展为这些材料在环境和生物分析检测中的更广泛使用铺平了道路，为提高基于SERS的传感器的灵敏度和多功能性提供了有前景的策略。

图形摘要