Charge-Transfer Process in Surface-Enhanced Raman Scattering Based on Energy Level Locations of Rare-Earth Nd3+-Doped TiO2 Nanoparticles

材料科学 拉曼散射 兴奋剂 拉曼光谱 纳米颗粒 基质(水族馆) 离子 半导体 纳米材料 分析化学(期刊) 分子 纳米技术 二氧化钛 光电子学 化学 光学 激光器 海洋学 地质学 有机化学 冶金 物理 色谱法
作者
Zihao Zhao,Xiang Zhao,Mu Zhang,Xudong Sun
出处
期刊:Nanomaterials [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:11 (8): 2063-2063 被引量:15
标识
DOI:10.3390/nano11082063
摘要

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) for semiconductor nanomaterial systems is limited due to weak Raman signal intensity and unclear charge-transfer (CT) processes for chemical enhancement. Here, rare-earth element neodymium-doped titanium dioxide (Nd-TiO2) nanoparticles (NPs) were synthesized by the sol–gel method. The characterizations show that the doping of Nd ions causes TiO2 NPs to show an increase in the concentration of defects and change in the energy level structure. The CT process between Nd-TiO2 NPs substrate and probe molecule 4-Mercaptopyridine (4-Mpy) was innovatively analyzed using the relative energy level location relationship of the Dorenbos model. The SERS signal intensity exhibits an exponential enhancement with increasing Nd doping concentration and reaches its optimum at 2%, which is attributed to two factors: (1) The increase in the defect concentration is beneficial to the CT process between the TiO2 and the probe molecule; (2) the introduction of 4f electron orbital energy levels of rare-earth ions created unique CT process between Nd3+ and 4-Mpy. Moreover, the Nd-TiO2 NPs substrate shows excellent SERS performance in Raman signal reproducibility (RSD = 5.31%), the limit of detection (LOD = 10−6 M), and enhancement factor (EF = 3.79 × 104). Our work not only improves the SERS performance of semiconductor substrates but also provides a novel approach to the development of selective detection of probe molecules.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
123发布了新的文献求助10
刚刚
万能图书馆应助鱼憨儿采纳,获得10
1秒前
夏雨发布了新的文献求助20
1秒前
科研通AI6.2应助霜降采纳,获得10
1秒前
无辜问玉完成签到,获得积分10
1秒前
刘亦菲暧昧对象完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
独特的太阳完成签到,获得积分10
3秒前
搜集达人应助霸天狂龙采纳,获得10
3秒前
胡英俊完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
123发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
dingly发布了新的文献求助10
4秒前
生动甜瓜发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
Yael完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
alexia_liang发布了新的文献求助10
5秒前
hexiao完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
6秒前
科研通AI6.4应助Maple采纳,获得10
6秒前
chenxi完成签到,获得积分10
6秒前
yuaasusanaann发布了新的文献求助10
6秒前
dde应助Maple采纳,获得10
7秒前
Cy完成签到,获得积分10
7秒前
万能图书馆应助Maple采纳,获得10
7秒前
情怀应助Maple采纳,获得10
7秒前
科研通AI2S应助Maple采纳,获得10
7秒前
7秒前
小蘑菇应助Maple采纳,获得10
7秒前
Akim应助Maple采纳,获得10
7秒前
科研通AI2S应助Maple采纳,获得10
7秒前
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
A Case Study on Hotels as Noncongregate Emergency Living Accommodations for Returning Citizens 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7757112
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9303589
关于积分的说明 20275045
捐赠科研通 7340667
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3311745
关于科研通互助平台的介绍 2462624
邀请新用户注册赠送积分活动 2325433