贵金属纳米结构因其独特的表面等离激元共振 (surface plasmon resonance, SPR) 特性,对光具有强吸收能力,引起的光电效应已在太阳能电池、表面增强拉曼光谱、光电催化等领域得到广泛应用。在SPR效应下,纳米结构表面会产生强电磁场和高浓度的高能载流子(电子-空穴对),可直接激活和加速纳米粒子表面的化学反应,提高其催化活性。然而到目前为止,直接利用贵金属纳米粒子的SPR效应增强电化学反应的研究少有报道,将SPR效应应用到电催化葡萄糖氧化的报道更是屈指可数。
我院王兰芳博士(导师:许小红教授),首先利用交替电化学沉积法制备了周期性排列的Au/NiAu多层纳米线阵列,然后将其进行化学刻蚀,使纳米线阵列中的Au片段裸露在空气中,光学测量发现其对可见光有很强的光吸收。在电催化氧化葡萄糖过程中,该纳米线阵列对可见光有较强的光电响应,如下图A所示。经过对比发现,SPR激发下Au表面产生的电子-空穴对是引起电催化活性增强的本质原因。在此基础上,研究人员构建了基于金纳米粒子SPR增强效应的无酶葡萄糖传感器,其催化活性提高了近2倍,同时,检测灵敏度及检测范围较传统的无酶传感器都有显著提高。该工作为构建表面等离子体辅助纳米结构的无酶葡萄糖传感器提供了一种崭新的思路。相关研究工作发表在Biosensors and Bioelectronics, 2018, 111, 41–46.(IF: 7.78)
全文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566318302495
图:光电响应(A);葡萄糖传感器(B)