表面增强拉曼散射(SERS)以其超高的灵敏度和无损检测的特点，已经在物理、化学、生物学、医学等领域展现了巨大的应用潜力。传统的SERS基底仍然是金、银等贵重金属材料，然而制作成本高、过程复杂，而且重复性和生物相容性差。为了克服这些局限性，基于半导体材料的SERS活性基底以其低成本、良好的生物相容性和高稳定性而受到越来越多的关注。对半导体基底材料进行改性，可以大大提高其检测灵敏性。如图1所示，通过简单的水热自组装工艺制备了等离子体Mo/MoO2杂化纳米球。由等离子体Mo和MoO2纳米颗粒组成的Mo/MoO2纳米球具有松散的纳米结构，在可见光范围内表现出增强的表面等离子体共振效应。将Mo/MoO2纳米球作为SERS底物，用于检测微量有机污染物，如罗丹明6G、罗丹明B、亚甲基蓝等，呈现出超灵敏的SERS活性。对R6G的最低检测极限可以达到1.0×10?10 M，增强因子最高可达6.2×107。理论计算和实验结果表明，这种超灵敏性能主要是由于Mo和MoO2纳米颗粒之间的协同等离子体效应导致基底和靶分子之间的强电磁耦合。该研究成果发表在美国化学会应用材料期刊上（ACS Appl. Nano Mater. 2020, 3: 5656 ?5664）。
图1.Mo/MoO2杂化SERS基底的设计及对污染物的检测
通过在空气中简单煅烧1T相MoS2纳米片，得到了氧原子嵌入和丰富硫缺陷的1T-MoS2纳米片。1T-MoS2晶格中氧嵌入和硫缺陷的协同作用，使得改性的MoS2纳米薄片显示超高的拉曼增强效应，增强因子为1.24×107。这是首次研究同时利用缺陷和掺杂来提高半导体衬底的SERS性能（见图2）。本研究提供了一种优化半导体基SERS基底性能的方法。该研究发表在材料科学杂志上(J. Mater Sci.2020, 55:16374–16384)。
图2. 氧原子嵌入和富硫缺陷的1T-MoS2基底的设计及对污染物检测
另外，功能分子设计与界面过程重点实验室在催化剂材料的设计制备领域也取得了一些突破性进展，如ZnO/CuInS2,Cu2ZnSnS4/Cu2O, ZnIn2S4/PANI,Bi-Mo/Bi2MoO6,分别应用在光催化制氢、氮气还原制氨气等方面。这些界面异质结材料的设计的大大降低了催化剂成本，突破了传统反应需要贵金属光助催化剂的限制。相关研究成果分别发表在Chem Plus Chem，Mater.Chem.Phys.，New J. Chem., J. Mater. Res. 等期刊上(ChemPlusChem, 2020,85:142–150; Mater.Chem.Phys., 2020, 251:123172;New J. Chem., 2020,44:7350—7356; J. Mater. Res. 2020, DOI:10.1557/jmr.2020.605.).
上述研究得到了安徽省自然科学基金项目、国家自然科学基金项目的资助，是学院科研平台建设和研究生培养取得的重要成果。
