「前沿技術」採用核殼結構納米顆粒的氣體檢測技術

2020-09-30 藍海星智庫

---------- 獲取更多信息，請關注我們----------

新加坡南洋理工大學研製出一種由銀納米管和金屬有機框架材料（MOF）自組裝成的具有核殼結構的納米顆粒——Ag@MOF，顯著改進傳統的表面增強拉曼散射（SERS）技術。

SERS技術通常用於固體和液體檢測，在氣體結構和組成分析方面也有一定潛力。但是，該技術用於氣體檢測存在兩個明顯問題：一是傳統SERS技術採用的檢測劑為納米厚度，而遠距離探測光束的焦深往往為毫米級，導致有效信號不足；二是對沒有金屬表面親力的氣體成分捕獲能力較差。為此，研究人員將可增強拉曼信號的銀納米管封裝在分子吸附型沸石咪唑酸酯中，形成具有核殼結構的納米顆粒——Ag@MOF，作為新的檢測劑其氣體採集容量可達到1mm×1mm×3.9mm，可與光束焦深匹配，並能提高對待測物的吸附能力，從而提高檢測效果。實驗結果表明，採用這種納米顆粒的SERS技術可在30s內檢測出濃度為500ppm的氣體成分，檢測距離2～10m。

這種改進後的SERS技術可用於有害氣體成分的遠距離實時監測，對軍事、環保和災害防治等領域意義重大。

（藍海星）

相關焦點

  • 張凡教授綜述:探索鑭系元素摻雜的核殼結構上轉換納米粒子
    背景介紹在過去的幾十年裡，鑭系元素摻雜的上轉換納米粒子（UCNPs）由於其低毒性、高化學穩定性、窄帶發射以及長螢光壽命等優點，已經被越來越多的應用於藥物遞送、生物成像、太陽能收集以及超分辨等領域。然而在鑭系元素摻雜的單核納米粒子中，發光離子激發態能量容易遷移至顆粒表面的猝滅中心導致非輻射躍遷，繼而極大的減弱了發射光的強度。
  • 納米噴霧乾燥技術：一項全新的顆粒製備技術？
    同時，其生成的乾燥顆粒經旋風分離器收集，而旋風分離技術難以收集到粒徑小於2μm的顆粒，導致所產生的顆粒粒徑範圍在2～25μm，納米級顆粒基本沒有產出，且顆粒收率低，顆粒均勻性較差。②操作條件溫和，能較好地保持藥物的結構和活性，是目前較適合製備熱敏性生物大分子納米顆粒的技術手段，有望在創新藥物製劑領域發揮重要作用。作為一項全新的顆粒製備技術，納米噴霧乾燥技術的原理是什麼？
  • 瞄準萬億級基因檢測市場,「羅島」研發第四代固態納米孔測序技術
    過去十年間，基因檢測技術已經給社會帶來突飛猛進的變化 —— 以華大基因與貝瑞和康為典型的無創產前診斷技術，幫助中國家庭孕育出更加健康的生命；以燃石醫學為代表的腫瘤基因檢測，讓人們在重大疾病初期及時「掃雷」。這項前沿科技，獲益於大幅下降的成本，正加速普及。
  • 《納米研究前沿分析報告》發布 拉曼、電鏡等技術成主流分析手段
    報告選擇了「鋰電池」「太陽能電池」「納米發電機」「納米藥物」「納米檢測」「納米仿生孔」「納米安全性」「納米催化」和「測量標準」9個前沿研究領域分別進行分析，其中，納米檢測研究主要圍繞量子點、貴金屬納米簇、上轉換材料等納米探針等技術以及納米生物傳感器幾個方面開展。
  • 以蠶絲納米纖維應用技術切入市場,「清科絲宇」提供蠶絲領域技術...
    公司成立於2018年，以蠶絲納米纖維應用技術為市場切入點，一方面，對蠶蛹、蠶絲、蠶繭等原料以及製備蠶絲納米纖維的中間產品進行創新研發，形成涵蓋蠶絲類衍生品等多領域的多條產品線；另一方面，依託清華大學的技術研發力量，推動從種桑、養蠶到產品生產全產業鏈的技術結構升級，為客戶提供蠶絲領域先進技術、產品及綜的技術解決方案，可應用於空氣過濾、美白護膚、醫用材料等多領域，天眼查顯示其擁有智慧財產權58項。
  • 香港中文大學研發「萬能墨水」，配合雷射直寫技術簡化晶片生產
    香港中文大學物理系團隊研發「萬能墨水」，配合雷射寫入技術大大簡化高性能晶片的生產過程【導讀】生產高性能晶片的關鍵是掌握精準工藝，以製作微米及納米等級的金屬結構。由於技術要求十分高，導致製作成本高昂、過程繁瑣和費時。
  • 最前沿的樣品前處理技術都在這了!
    例如：水樣中的十二烷基硫酸鈉，與亞甲基蘭形成離子對，用氯仿液滴（約1.3μl)收集，用光學檢測法檢測。若樣品為多成分，可將富集後的樣品液滴直接引入色譜系統進行分離檢測。TFME也可用於氣體或頂空樣品分析。
  • 《納米研究前沿分析報告》發布
    報告選擇了「鋰電池」「太陽能電池」「納米發電機」「納米藥物」「納米檢測」「納米仿生孔」「納米安全性」「納米催化」和「測量標準」9個前沿研究領域分別進行分析，其中，納米檢測研究主要圍繞量子點、貴金屬納米簇、上轉換材料等納米探針等技術以及納米生物傳感器幾個方面開展。
  • 環境工程|納米零價鐵:製備技術、應用前景
    系統比較了機械法、氣體冷凝法及還原法製備nZVI技術的特點，重點總結表面改性、金屬改性、載體負載和基質封裝等手段製備改性nZVI的研究進展，及其在水體及土壤環境修複方面的應用。該法製備過程簡單易控，反應速度快，製得的nZVI為核殼結構，粒徑在60～80 nm均勻分布，但因nZVI極易被氧氣氧化，製備過程中需通入N2作為保護氣體，增加了製備成本。 3.2 碳熱還原法 碳熱還原法是指在高溫條件下，以碳黑、生物碳、碳納米顆粒等無機碳作為還原劑，通過與納米級的鐵氧化物或亞鐵鹽發生吸熱反應得到nZVI。
  • 南科大谷猛副教授通過環境透射電鏡技術「看見」原子律動
    實際催化過程中，氣體分子會通過影響表面能進而對催化劑的表面結構進行調製。但受限於研究方法，在真實催化環境中，氣體分子如何重構催化劑表面仍然不清楚。此外，除了催化劑表面結構的變化，在催化反應過程中，催化劑顆粒整體的結構乃至物相也會發生變化。
  • 納米零價鐵的製備技術及其應用研究進展
    該法製備過程簡單易控，反應速度快，製得的nZVI為核殼結構，粒徑在60～80 nm均勻分布，但因nZVI極易被氧氣氧化，製備過程中需通入N2作為保護氣體，增加了製備成本。3.2碳熱還原法碳熱還原法是指在高溫條件下，以碳黑、生物碳、碳納米顆粒等無機碳作為還原劑，通過與納米級的鐵氧化物或亞鐵鹽發生吸熱反應得到nZVI。
  • 21大咖雲解析顆粒應用與檢測前沿發展|8大亮點搶先看
    其中生物製藥向的顆粒學研究；與環、健康息息相關的氣溶膠研究；不斷向「小」進軍的超微及納米顆粒研究；以及顆粒檢測與表徵新技術研發都是近年來顆粒學研究應用的熱區之一。特別在疫情之下的2020，更成為社會輿論關注的焦點。
  • 高熵合金納米顆粒，高溫下如何氧化？
    為解答這些問題，美國伊利諾伊大學芝加哥分校Reza Shahbazian-Yassar課題組利用原位透射電鏡技術結合氣體反應杆，實現了納米尺度下實時原位觀測高熵合金納米顆粒在400攝氏度空氣氣氛下下的氧化過程，並證實了高熵合金的確顯示出比單質金屬更高的高溫穩定性。
  • Mater:合金元素「梯度濃度」設計核殼結構氧還原...
    研究背景氧還原反應（ORR）是質子交換膜電池（PEMFC）和金屬空氣電池等新能源存儲與轉化器件的關鍵半反應，其中以碳為載體的鉑納米粒子（Pt/C）因具有優異的電催化氧還原性能，被廣泛用於商業催化劑。然而，由於Pt/C催化劑成本過高，同時，鉑納米顆粒在酸性體系下易發生脫落、遷移與聚集，穩定性差，限制了其在PEMFC的應用。
  • 石墨烯液體電池的雙金屬核殼納米管各向異性溶解動力學成像
    在過去的十年中，原位液相透射電子顯微鏡已經成為一種強有力的工具，用於觀察以前看不見的和難以接近的動力學，這些動力學在相關的長度和時間尺度上都有納米晶體生長，溶解和自組裝。人們已經可以從多金屬納米晶體的受控刻蝕或脫合金來合成具有難以通過自下而上合成方法獲得的形狀和組成的非平衡納米結構，但用這種方法很難探測短壽命的中間體。
  • 蘇大：石墨烯液體電池的雙金屬核殼納米管各向異性溶解動力學成像
    在過去的十年中，原位液相透射電子顯微鏡已經成為一種強有力的工具，用於觀察以前看不見的和難以接近的動力學，這些動力學在相關的長度和時間尺度上都有納米晶體生長，溶解和自組裝。人們已經可以從多金屬納米晶體的受控刻蝕或脫合金來合成具有難以通過自下而上合成方法獲得的形狀和組成的非平衡納米結構，但用這種方法很難探測短壽命的中間體。
  • 納米技術:用金屬有機骨架殼減少金屬核顆粒的磁性!
    納米技術：用金屬有機骨架殼減少金屬核顆粒的磁性！用於智慧型手機和風力渦輪機的稀土元素的表面採礦很困難，在美國很少進行。科學家們想知道他們是否可以使用磁性顆粒從地熱鹽水中提取痕量水平的金屬。合成過程通過分子自組裝過程形成MOF殼，MOF在磁鐵礦核顆粒周圍形成一層。研究人員預計殼對顆粒的磁場強度幾乎沒有影響，但發現它下降了70％。「我們想弄明白為什麼，」Thallapally說。理論比比皆是，但沒有人將材料，專業知識和儀器匯集在一起，以明確證明正在發生的事情。
  • AM:納米材料相工程——晶相@無定形核殼結構的二維鈀基納米片用於高效催化乙醇氧化
    目前對於具有異質或異相結構納米材料的相調控，絕大多數的研究工作仍集中於晶相/晶相結構的異質或異相材料。作為另一個重要分支，具有晶相/無定形結構的異質或異相材料近年來因其特殊的結構以及顯著提升的催化性能而引起了人們日益廣泛的研究興趣。因此，構建具有相同化學組分的晶相/無定形異相結構對開發新型高效納米催化劑具有十分重要的意義。
  • 我國利用光譜技術分析納米材料環境轉化過程對生態毒性影響
    納米顆粒物是指尺度在1~100 nm的顆粒。由於納米結構所具有的特殊物理、化學性質，有關納米材料和納米技術的研究已成為當代科學的前沿熱點。無論國際還是國內，納米尺度物質以及技術對人體健康的影響研究剛剛起步。中科院合肥研究院技術生物利用拉曼光譜和XRD等光譜手段，分析納米材料環境轉化的理化過程：原始狀態納米氧化鋅的毒性主要源自其釋放的鋅離子；在含磷水體中，納米氧化鋅發生物理化學轉變，生成了低毒性的磷酸鋅，使其毒性顯著區別與原始狀態的納米氧化鋅。
  • 「技術應用」陳宇:探索固體氧化物燃料電池的新奧秘
    針對傳統固體氧化物燃料電池陰極在高溫下的氧還原反應遲緩以及活性衰減的難題，在美國能源部「固體氧化物燃料電池核心技術」項目的資助下，陳宇採用了簡單有效的一步浸漬技術：在傳統陰極顆粒表面上塗覆一層厚度約為20mm的均勻塗層，同時在塗層上鑲嵌厚度為5nm的顆粒。相比於傳統浸漬技術得到的不穩定納米顆粒結構，這樣的做法大大地提升了陰極性能及穩定性。