基于单层碳化钛纳米片的无核二维电子气结构增强拉曼散射

由于在原子尺度上的高均匀性、强的化学吸附性及出色的生物相容性，非金属二维超薄纳米片被认为是一类非常有前途的表面增强拉曼散射（SERS）基底材料。但是，由于化学增强机制的限制，非贵金属二维SERS基底的拉曼增强因子仍有待提高。

近日，中国检验检疫科学研究院席广成研究员和曲阜师范大学易 才副教授提出了无核二维电子气（2DEG）单层SERS基底的概念，制备了高度结晶的Ti3C2单层纳米片并将其组装为大面积柔性SERS基底，实现了对双酚A、多氯苯酚等多种有害物质的高灵敏检测。该研究成果以封面 章发表在Science China Materials2020年第5期。

图1 高度结晶的Ti3C2单层纳米片的化学剥离–微波加热联合制备路线

研究发现单层Ti3C2的2DEG结构在提高其SERS性能中发挥了关键作用：提供了理想的载流子传输通道而无原子核散射损失。这为发现和设计具有高灵敏度的非贵金属SERS基底提供了新的策略。得益于Ti3C2单层纳米片的2DEG电子结构和高结晶度，这种新型SERS基底对待测物的最低检测限为10?11M，拉曼增强因子高达3.82×108，在目前 道的非贵金属SERS基底材料中处于领先水平。

图2基于单层Ti3C2纳米片2DEG电子结构增强的拉曼散射增强机制

可以预期，无核2DEG单层材料将在光电材料，催化材料，传感材料等领域发挥越来越重要的作用。