近期，我课题组人员利用液相激光烧蚀技术成功制备了超薄六边形氧化铅（PbO）纳米片，并且将其自组装单层膜与金颗粒薄膜复合构筑了复合型表面增强拉曼光谱（SERS）芯片，实现了对硫化氢气体快速、灵敏检测。相关结果“Ultrathin Hexagonal PbO Nanosheets Induced by Laser Ablation inWater for Chemically Trapping Surface-Enhanced RamanSpectroscopy Chips and Detection of Trace Gaseous H₂S”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces（ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 23330−23339）期刊上。

超薄PbO纳米片由于其具有独特的可调带隙、高热稳定性、化学稳定性和非线性光学特性，引起了广泛地研究兴趣。尽管如此，但是目前很少有方法可以简单、绿色、快速合成化学洁净表面的超薄PbO纳米片。为此，我们探索了一种简单且化学洁净的方法合成超薄PbO纳米片：激光烧蚀去离子水中的铅靶，随后室温陈化。这种方法所制备的PbO纳米片具有（002）晶面取向，微米量级的平面尺寸和约15 nm的厚度。它们的形状大多为六角形。形态演变的实验观察表明，此类PbO纳米片的形成可归因于两个过程：（i）激光烧蚀诱导的超细Pb和PbO纳米颗粒的形成，以及（ii）PbO 纳米颗粒的聚集及其取向连接生长。此外，我们通过将PbO纳米片单层膜与Au纳米颗粒膜复合设计了复合型SERS芯片。这种复合SERS芯片其表面的PbO可以高效地化学捕获H₂S分子，并原位转化成PbS。通过监测反应前后基底SERS信号变化，可实现对H₂S气体的快速和痕量检测（响应时间小于10 s，并且检测限低于1 ppb）。而且，该基于PbO纳米片的芯片在使用后可通过加热后重复使用。这项研究不仅加深了对激光诱导PbO纳米片形成机理的理解，而且为可高效检测痕量H₂S气体提供了可再生SERS芯片。

这项工作得到了国家重点研究发展计划、国家自然科学基金和CAS / SAF创新研究团队国际合作计划。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c03802

图1.A：超薄PbO纳米片的形貌表征；B：超薄PbO纳米片形成机制示意图。

图2.A：PbO纳米片复合SERS芯片检测H₂S以及芯片再生示意图。B：复合SERS芯片在暴露H₂S气氛中其SERS信号随时间的演变。