应用镍超微电极的电化学表面增强拉曼光谱技术研究

镍（Ni）电极在电化学中应用广泛。原位表征Ni电极表面的吸附物种有益于帮助理解电极反应历程、指导发展高效电催化剂。应用超微电极作为工作电极的电化学表面增强拉曼光谱技术结合了超微电极表面的传质特性和分子水平的高灵敏度表征,是研究Ni电化学的有力手段。本文所述的研究工作通过在金（Au）超微电极表面电吸附具有SERS活性的Au纳米粒子并恒电流沉积金属Ni薄层,制备并表征了具有SERS活性的Ni超微电极。在氢氧化钠溶液中的循环伏安实验和以4-甲基苯硫酚分子作为探针分子的SERS实验结果表明,沉积速率和沉积电量是影响超微电极表面Ni的覆盖度和SERS活性的关键因素。在吸附了直径为55 nm Au纳米粒子的、直径为10 μm Au的超微电极表面,以100 μA·cm^-2电流密度电沉积厚度约为5个原子层Ni的条件下,可获得Ni覆盖完好的、具有最强SERS活性的Ni超微电极。     

基于超微电极的原位电化学拉曼光谱

原位电化学拉曼光谱是一种重要的光谱电化学技术.基于超微电极的原位电化学拉曼光谱将拉曼光谱反映的结构信息与电极表面的电化学过程从实验上严格对应和关联,为深刻理解电化学反应机理提供依据.本文综述了采用超微电极作为工作电极的原位电化学拉曼光谱的研究方法和应用进展,总结了应用超微电极作为工作电极开展电化学拉曼光谱实验的方法和具有表面增强拉曼活性的超微电极制备方法,展示了如何利用在超微电极表面获得的拉曼光谱与界面电化学过程的严格关联研究单个锌颗粒电化学氧化过程、吡啶分子在Au电极表面的电化学吸附过程,以及如何利用该技术能以高的信噪比和灵敏度同时测量光电流与分子反应这一特性研究对巯基苯胺选择性光氧化反应.采用超微电极作为工作电极的原位电化学拉曼光谱技术极大拓展了拉曼光谱技术的研究范围,有望成为探索(光)电化学反应的有力工具.     

电化学表面增强拉曼光谱—现状和展望

许多和能源、生命相关的过程都强烈依赖于电化学荷电界面的结构和性能.自从表面增强拉曼光谱效应发现后,就很快地被应用于电化学界面的原位研究,即从分子水平上深入表征各种表面(或界面)的结构和过程,如鉴别物种在表面的键合、构型和取向等.最近十年,纳米科技的飞速发展为SERS技术提供了丰富的基底以及检测和表征方法,从而推动了与纳米科学密切相关的电化学SERS领域令人瞩目的发展.本文系统介绍Au和Ag的SERS、过渡金属薄层SERS、纯过渡金属SERS、核壳结构SERS和已经可以应用于单晶表面研究的gap-modeSERS、TERS和SHINERS,其中穿插着介绍电化学SERS的历史发展、现状和存在的问题及其展望,为电化学SERS研究提供较为全面的详细的参考.     

对氨基苯硫酚分子的表面增强拉曼光谱及等离激元光催化反应

对氨基苯硫酚(PATP)是表面增强拉曼光谱(SERS)研究中最重要的探针分子之一. PATP吸附体系具有非常特征且异常强的SERS信号, 但人们对其SERS信号的理解仍存在较大争议. 本文结合文献, 总结了我们为了理解PATP分子异常的SERS光谱所开展的系统的理论和实验工作. 首先介绍PATP的SERS增强机理方面开展的理论工作, 研究表明PATP分子的异常SERS信号不是来自PATP分子本身, 而是来自其表面催化偶联反应产物二巯基偶氮苯(DMAB). 通过实验和DMAB合成两个方面, 验证了DMAB是异常SERS信号的根源. 其次总结了各种实验条件对PATP转化为DMAB的影响, 并从实验和理论两个角度探讨PATP的表面催化偶联反应机理. 最后, 通过对PATP体系的SERS和等离激元增强化学反应的总结, 展望表面等离激元增强化学反应的未来发展方向.     

利用等离子体声源测量浅海低频段水声信道特性

浅海水声信道的结构特征及其变化特性是浅海环境水下远程探测和通讯应用的基础.为了有效测量低频水声信道特性,我们在实验中采用了拖曳等离子体声源和垂直阵接收系统。通过实验测量与信道模型仿真输出的比较,对等离子体声源特性,特别是脉冲波形、空间指向性和电声转换效率,以及在信道中的传播特性等进行测量分析。结果表明:实验测量与信道模型仿真符合良好,实验中采用的等离子体声源的发射源级和拖曳姿态稳定,波形一致性好,可以满足走航式连续水下信道测量要求。