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Unlocking the potential of bismuth oxybromide microflowers supported silver nanosphere as a SERS platform for detection of nitrofurantoin
Applied Surface Science ( IF 6.3 ) Pub Date : 2024-12-18 , DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.162145 Thangavelu Kokulnathan, Kalingarayanpalayam Matheswaran Arun Kumar, Tzyy-Jiann Wang, Allen Joseph Anthuvan, Cheng-Li Chang
Applied Surface Science ( IF 6.3 ) Pub Date : 2024-12-18 , DOI: 10.1016/j.apsusc.2024.162145 Thangavelu Kokulnathan, Kalingarayanpalayam Matheswaran Arun Kumar, Tzyy-Jiann Wang, Allen Joseph Anthuvan, Cheng-Li Chang
The accurate detection of antibiotic residues in the environmental and food samples is crucial for ensuring ecosystem safety and human health. Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) has emerged as a powerful analytical technique due to its specificity and sensitivity. In this study, we present the synthesis of noble-metal/2D-semiconductor composites consisting of silver nanospheres and bismuth oxybromide microflowers (Ag-NSs/BiOBr-MFs) for SERS antibiotic detection of nitrofurantoin (NFT). The characteristics of Ag-NSs/BiOBr-MFs composite was examined using various microscopic and spectroscopic methods. The Ag-NSs/BiOBr-MFs composite exhibits precise quantitative detection of NFT in the concentration range from 10–4 to 10–12 M with a good linear relationship. The NFT detection using the Ag-NSs/BiOBr-MFs composite demonstrates superior SERS performance, including an ultralow limit of detection of 1.86 × 10–12 M and a high enhancement factor of 2.75 × 1010. The highly effective SERS performance of Ag-NSs/BiOBr-MFs composite is due to the formation of numerous hot spots, the effective charge transfer across wide heterogeneous interface, and the synergistic action of electromagnetic and charge transfer mechanisms. The Ag-NSs/BiOBr-based SERS substrate successfully detects the NFT spiked in actual samples with interference compounds, achieving an ultra-low limit of detection of 3.55 × 10–12 M. These findings highlight the attractive performance of the Ag-NSs/BiOBr-MFs composite-based SERS platform, which holds great potential for practical applications in sensitive food and environmental detection.
中文翻译:
释放羟溴酸铋微花的潜力支持银纳米球作为检测呋喃内酰亚胺的 SERS 平台
准确检测环境和食品样品中的抗生素残留对于确保生态系统安全和人类健康至关重要。表面增强拉曼光谱 (SERS) 因其特异性和灵敏度而成为一种强大的分析技术。在这项研究中,我们提出了由银纳米球和氧溴化铋微花 (Ag-NSs/BiOBr-MFs) 组成的贵金属/2D 半导体复合材料的合成,用于呋喃妥因 (NFT) 的 SERS 抗生素检测。采用各种显微和光谱方法研究了 Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料的特性。Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料在 10 –4 至 10 –12 M 浓度范围内表现出对 NFT 的精确定量检测,具有良好的线性关系。使用 Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料的 NFT 检测表现出卓越的 SERS 性能,包括 1.86 × 10 –12 M 的超低检测限和 2.75 × 10 的高增强因子 10 。Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料的高效 SERS 性能是由于许多热点的形成、跨宽异质界面的有效电荷转移以及电磁和电荷转移机制的协同作用。基于 Ag-NSs/BiOBr 的 SERS 底物成功检测了实际样品中含有干扰化合物的 NFT,实现了 3.55 × 10 –12 M 的超低检测限。这些发现突出了基于 Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料的 SERS 平台的吸引力,该平台在敏感食品和环境检测中具有巨大的实际应用潜力。
更新日期:2024-12-19
中文翻译:
释放羟溴酸铋微花的潜力支持银纳米球作为检测呋喃内酰亚胺的 SERS 平台
准确检测环境和食品样品中的抗生素残留对于确保生态系统安全和人类健康至关重要。表面增强拉曼光谱 (SERS) 因其特异性和灵敏度而成为一种强大的分析技术。在这项研究中,我们提出了由银纳米球和氧溴化铋微花 (Ag-NSs/BiOBr-MFs) 组成的贵金属/2D 半导体复合材料的合成,用于呋喃妥因 (NFT) 的 SERS 抗生素检测。采用各种显微和光谱方法研究了 Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料的特性。Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料在 10 –4 至 10 –12 M 浓度范围内表现出对 NFT 的精确定量检测,具有良好的线性关系。使用 Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料的 NFT 检测表现出卓越的 SERS 性能,包括 1.86 × 10 –12 M 的超低检测限和 2.75 × 10 的高增强因子 10 。Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料的高效 SERS 性能是由于许多热点的形成、跨宽异质界面的有效电荷转移以及电磁和电荷转移机制的协同作用。基于 Ag-NSs/BiOBr 的 SERS 底物成功检测了实际样品中含有干扰化合物的 NFT,实现了 3.55 × 10 –12 M 的超低检测限。这些发现突出了基于 Ag-NSs/BiOBr-MFs 复合材料的 SERS 平台的吸引力,该平台在敏感食品和环境检测中具有巨大的实际应用潜力。