铁电极表面拉曼光谱的初步研究

本文成功地把表面 Raman光谱研究拓宽到重要的过渡金属之一的铁电极上。实验尝试了多种粗糙处理方法 ,如 :化学刻蚀、现场和非现场电化学氧化还原等法对铁电极表面进行处理 ,并首次获得吸附在粗糙铁电极上的吡啶分子的高质量表面拉曼光谱。经过比较发现表面拉曼光谱信噪比的提高与电极表面粗糙度有很大的关系 ,合适的表面粗糙度极有可能诱导出弱的表面增强拉曼散射效应     

氯化亚锡吸附与配位作用下L-肌肽的表面增强拉曼光谱

利用在电极表面强化学吸附的氯化亚锡与被测有机/生物分子之间的相互作用,不仅可以有效消除被测分子的碳化和氧化现象,还可以获得特别的增强信号,可应用于反应活性强的有机/生物分子的表面增强拉曼光谱分析。还报道了肌肽的电化学表面增强拉曼散射(SERS)光谱的研究结果,重点考察了加入氯化亚锡前后和改变电极电势对肌肽吸附SERS光谱的影响。无氯化亚锡时,肌肽的SERS光谱存在严重的碳化信号的干扰;氯化亚锡存在下,调控电极电势可引起吸附的氯化亚锡与肌肽在电极表面发生配位作用,借助这种表面相互作用,可将肌肽固载于基底表面,从而获得L-肌肽的高质量表面增强拉曼光谱,完全消除碳化现象的干扰。     

锌电极表面氧化成膜过程的现场拉曼光谱研究

利用电化学氧化还原法获得了具有SERS活性的粗糙锌电极,现场检测了其在不同浓度氢氧化钾溶液中随电位变化的表面拉曼光谱。锌氧化物拉曼信号在不同浓度氢氧化钾溶液中存在着很大的差异,说明氢氧根离子浓度对锌的氧化过程有很大的影响。根据所得拉曼谱图,作者尝试着给出不同浓度氢氧化钾溶液中锌的成膜过程及机理。     

2,3-二巯基丁二酸在银表面的电化学表面增强拉曼光谱及电还原特性

采用原位电化学表面增强拉曼光谱(EC-SERS)和电化学还原方法,研究了内消旋-2,3-二巯基丁二酸(DMSA)在活化的银电极上的吸附行为。通过模型分子DMSA进行结构优化的密度泛函理论计算,得到了理论拉曼光谱。在相同的DMSA自组装时间条件下,其在Ag电极表面的覆盖度倒数与溶液浓度倒数成线性关系,说明DMSA单分子层在活性Ag表面的化学吸附遵循Langmuir等温吸附模型。在酸性介质中,DMSA浸置自组装50 min后,SERS峰强趋于稳定,达到了该浓度下的动态吸附平衡。EC-SERS信号随施加电位的负移逐渐减弱至基本消失。通过计算探针分子DMSA在不同电位下的增强因子(EF),指出较负电位下存在着还原/脱附作用,使得Ag表面的拉曼活性降低,尤其在小于-0.4 V的还原电位时,增强因子显著减小。     

甲酸在铂钌电极上电催化氧化的原位SERS研究

采用循环伏安法和电化学原位表面增强拉曼光谱(in-situ SERS)技术研究了甲酸在铂钌电极上解离吸附与氧化行为。发现甲酸在铂钌电极上也能自发解离吸附。铂钌电极上CO的氧化峰电位与粗糙铂电极相比负移了180mV,把CO氧化完毕的电极电位亦负移了300 mV,从分子水平证实铂钌电极对甲酸电催化氧化的活性比纯铂电极更高。该研究结果表明,SERS技术可望拓展为研究电催化体系的有效工具。     

表面增强喇曼散射(SERS)光谱中影响增强效应因素的实验研究

本文研究了银电极表面的电化学预处理、电极的外加电位和放在卤化物溶液中的银电极在电化学预处理过程中的激光辐照对喇曼光谱表面增强效应的影响。实验结果表明,银电极的电化学预处理有利于吡啶分子的吸附;银电极的外加电位和激光辐照使得吡啶分子吸附于粗糙银电极表面。最后,定性地讨论了电化学预处理,外加电位和激光辐照影响喇曼光谱表面增强效应的实验结果。     

胞嘧啶在沉积激光烧蚀Ag纳米颗粒电极上的SERS分析

用Nd:YAG激光器在二次去离子水中烧蚀银片,制备出了尺度分布均匀、并且具有很好的稳定性的"化学纯净"的Ag胶体系,并在电化学体系中将这种银胶沉积在粗糙的银电极表面,研究了胞嘧啶分子吸附在沉积Ag纳米颗粒电极表面随电极电位改变的表面增强拉曼光谱(SERS)。分析表明:(1)沉积银纳米颗粒的电极将金属电极与金属溶胶体系各自的优势很好的结合起来,形成了一种高效的SERS活性基底。(2)胞嘧啶在沉积银颗粒的电极表面以N3位竖直吸附,并且随着电位的负移,大多数SERS峰的位置发生了红移,表明胞嘧啶在电极表面吸附作用减弱。     

纯Pd电极上的表面增强拉曼光谱研究及其机理初探

本文利用电化学氧化还原循环法粗糙纯Pd电极,以吡啶为探针分子,以632.8nm为激发光源,首次在其上面得到质量较好的SERS谱图,估算得到其表面增强因子可达103。扫描电镜结果表明这种粗糙表面是由50nm左右的纳米颗粒构成。更换不同的激发光源发现在514.5nm激光下,其SERS信号发生大幅衰减。利用时域有限差分法开展的理论计算表明表面等离子共振在Pd的表面增强中起着重要的作用。     

非水体系中镍表面Raman光谱研究新进展

本文利用共焦显微拉曼系统 ,获得有机乙醇溶剂中吡啶分子吸附在硝酸刻蚀镍电极表面的拉曼光谱 ,与水体系相比谱峰强度有所降低。根据表面拉曼光谱中吡啶分子环呼吸振动峰 ν1向高波数方向移动 (与液态吡啶分子相比 )推测吡啶分子通过氮原子以垂直 (或略微倾斜 )方式作用于镍电极表面 ,且随电位负移其与镍表面的作用逐渐减弱。     

胞嘧啶吸附在粗糙银和金电极上的表面增强拉曼光谱

利用电化学伏安方法和表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究了在-1.0V~0V的电位区间内胞嘧啶在粗糙银电极和金电极表面上的吸附行为。结果表明,在所研究的电位区间,胞嘧啶通过N3位垂直吸附在粗糙银和金电极表面,且当电位负移时吸附作用减弱。     

Specific adsorption of halide and pseudohalide ions at electrochemically roughened versus smooth silver-aqueous interfaces

The differential capacitance of electrochemically roughened silver surfaces in mixed perchlorate electrolytes containing chloride, bromide, iodide, thiocyanate, or azide anions has been measured as a function of electrode potential and anion concentration. These results are compared with corresponding data for electropolished silver in order to ascertain the influence of surface roughening on the double-layer structure and composition of polycrystalline silver-aqueous interfaces. The surface concentrations of specifically adsorbed anions were obtained from these capacitance-potential data using a “Hurwitz-Parsons” type of analysis. Although electrochemical roughening by means of a conventional oxidation-reduction cycle in chloride media is a prerequisite to the appearance of Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) for these adsorbates, it yields only moderate (ca. 1.5- to 2-fold) increases in the actual surface area and has a relatively minor effect on their average surface concentration. However, roughening does induce noticeable changes in the morphology of the capacitance-potential curves which are traced to alterations in the surface-crystallite structure. Comparisons between the potential dependence of SERS with corresponding capacitance-potential data indicate that anion coverages close to a monolayer are necessary for stable SERS. This is attributed to the stabilization of Raman-active silver clusters by surrounding adsorbed anions.     

Correlation of SERS with cyclic voltammetry for cyanide complexes adsorbed on Cu electrodes

The growth and decay of surface enhanced Raman scattering (SERS) from cyanide complexes adsorbed on a Cu electrode have been measured with an optical multichannel analyzer during an electrochemical oxidation-reduction cycle. The Raman data are correlated with the chemical reactions indicated by cyclic voltammetry. Discrete vibrational SERS peaks of the adsorbed Cu-cyanide complexes were observed for wavelengths longer than 575 nm, while voltage dependent continuum inelastic scattering was detected for wavelengths as short as 457.9 nm.     

镍电极上表面拉曼光谱研究的新进展

镍电极上表面拉曼光谱研究的新进展黄群健黄开启田中群（厦门大学化学系固体表面物理化学国家重点实验室物理化学研究所厦门３６１００５）ＡＮｅｗＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＳｕｒｆａｃｅＲａｍａｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃＳｔｕｄｉｅｓｏｎＮｉｃｋｅｌＥｌｅｃｔｒ...     

3.4% NaCl介质中铁点蚀行为的表面拉曼光谱成像研究

本文利用共焦拉曼光谱技术结合对铁电极的合适的粗糙化预处理,现场研究了３．４％ＮａＣｌ腐蚀介质听电极的点蚀行为,获得了点蚀坑内腐蚀产物的表面增强拉曼光谱,成功地将表面增强拉曼光谱技术拓宽至铁的腐蚀行为的研究中,利用共焦拉曼光谱仪的成像技术研究了位于６６０ｃｍ＾－１处点蚀产物的二维分布图。研究表明：在校正电位铁表面发生点蚀后,点蚀坑内腐蚀产物不是以单一物种存在,而是多种铁氧化合物共存,且这些铁的氧化腐蚀产物的点蚀坑内的分布也极不均匀。     

硅刻蚀现场研究的表面拉曼光谱技术

通过对拉曼谱仪和电极粗糙方法的优化,本文将表面拉曼光谱技术拓宽到了半导体硅电极表面的现场研究,文中观测了不同粗糙时间对硅刻蚀的影响,并实时考察了硅氢表面在开路电位下的氧化过程,实验结果表明,在以ＨＦ为主的湿法刻蚀中,硅表面的悬挂键主要被Ｈ而不是被Ｆ取代。     

现场拉曼光谱研究乙腈在金电极上的解离吸附行为

利用共焦显微拉曼系统、结合合适的电极表面粗糙方法研究了非水体系 0 1mol/LLiClO4 /CH3CN溶液中 ,乙腈分子在金表面的吸附和解离行为。结果表明非水体系中乙腈可在金表面发生还原反应 ,产物CN- 离子与电极表面作用形成的表面配合物可在较宽的电位区间吸附于电极表面。溶液中的微量水、激光照射以及电极电位均对该反应有较大的影响。通过拉曼谱图的比较得出乙腈分子解离出的CN- 在金电极表面比在银电极表面有更强的吸附作用。     

Potential modulation Raman spectroscopy for in situ observation of electrode/electrolyte interface

A new technique of potential modulation Raman spectroscopy was developed for in situ observation of electrode reactions. Very weak surface Ramen signals superimposing on strong background signals can be detected effectively. This technique was applied successfully to investigate the electrochemical reduction of n-heptylviologen. Details of the technique are described.