甲酸在Aucore@Ptshell/Pt电极上电催化氧化的原位SERS

用化学还原法合成了Aucore@Ptshell纳米粒子, 并用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等技术对纳米粒子进行表征; 采用电化学原位表面增强拉曼光谱(SERS)技术对甲酸的电催化氧化过程进行了研究, 成功地获得了甲酸在Aucore@Ptshell/Pt电极上解离吸附的原位SERS. 结果显示, 在开路电位时, 甲酸能在Aucore@Ptshell/Pt电极表面自发氧化, 解离生成强吸附中间体COad和弱吸附中间体HCOOad, 在电位为+0.10 V时检测到氧化产物CO2的谱峰. 研究结果表明, Aucore@Ptshell/Pt电极对甲酸的氧化具有较高的催化活性和较强的SERS效应, 甲酸在Aucore@Ptshell/Pt电极上的电催化氧化过程遵循双途径机理.     

甲酸在Pt-Ru/GC电极上氧化的SERS研究

采用循环伏安(CV)法、计时电流法和电化学原位表面增强拉曼散射光谱(SERS)技术研究了甲酸在Pt-Ru/GC电极上的氧化行为, 发现甲酸在Pt-Ru/GC电极上与在粗糙Pt电极上一样, 也能自发解离出强吸附中间体CO和活性中间体—COO－. 从分子水平证实钌的加入有利于提高电极对甲酸的电催化氧化活性, 当镀液中Pt：Ru的摩尔比从10∶1变化到1∶1, CO的氧化峰电位从0.41 V负移至0.35 V, 约负移了60 mV. Pt-Ru/GC(1∶1)电极与粗糙Pt电极相比, CO在电极表面氧化完毕的电位亦负移了约200 mV. 该研究结果表明, 电化学原位表面增强拉曼散射光谱技术可望成为研究电催化反应机理的普适谱学工具.     

乙醇在粗糙铂电极上解离吸附与氧化的原位SERS研究

采用循环伏安法和原位表面增强拉曼光谱（SERS）研究了乙醇在粗糙铂电极上的吸附和氧化行为,获得了乙醇在粗糙铂电极上解离吸附的表面增强拉曼光谱.研究表明,在酸性介质中,乙醇能在粗糙铂电极上自发地解离出强吸附物种CO,在低波数区检测到桥式和线性吸附CO的铂碳键的伸缩振动信息;乙醇在粗糙铂电极上的氧化反应受扩散步骤控制;从分子水平初步证实乙醇的氧化是通过双途径机理进行的.     

葡萄糖在纳米Pt/C电极上的电催化氧化

用交替微波法制备纳米PVC催化剂,研究和比较葡萄糖在光亮Pt和纳米Pt/C电极上的氧化行为.实验表明,Pt纳米化后,电极反应过电位降低,动力学速率相应提高,从而使电化学性能得到改善.其催化活性和抗毒化能力大于光亮Pt的可能原因即在Pt纳米化后,大幅度提高了表面积,结果不仅增加其电极活性,而且含氧物也容易接近受毒化的反应点,从而较易氧化毒化物而使电极再次活化.     

中性介质中L-丝氨酸在Pt电极上解离吸附和氧化的原位FTIR研究

运用电化学循环伏安(CV)和原位红外反射光谱(in situ FTIRS)研究了中性介质中L-丝氨酸在Pt电极上的解离吸附和氧化过程. 结果表明, 在中性溶液中, 以两性离子形式存在的丝氨酸可以在很低的电位下(-0.6 V, vs. SCE)在Pt电极表面发生解离吸附, 生成强吸物种一氧化碳(COL)、(COB)和氰负离子(CN-). 研究结果还表明, 当电位低于0.7 V(vs. SCE)时, CN-能稳定存在于电极表面, 抑制丝氨酸的进一步反应. 在更高电位时则主要为丝氨酸分子的氧化过程.     

碱性介质中甘氨酸在Pt电极上解离吸附和氧化反应的原位红外反射光谱研究

运用原位红外反射光谱研究了碱性介质中甘氨酸在Pt电极上的解离吸附和氧化反应行为,并利用纳米Pt膜电极的异常红外效应鉴定反应过程中生成的表面吸附物种.结果表明:甘氨酸在Pt电极上极易发生解离,生成强吸附于电极表面上的氰基负离子,该吸附物种在低于0V电位下能稳定存在,并抑制甘氨酸的进一步反应.当电位高于0.2V时,氰基负离子被氧化为氰酸根离子进入溶液,使甘氨酸发生氧化反应,生成氰酸盐和碳酸盐等产物.     

乙醇在不同介质中电氧化的原位表面增强拉曼光谱研究

采用常规电化学伏安技术和电化学原位表面增强拉曼光谱(in-situ SERS)技术研究了不同介质中乙醇在粗糙铂电极上的电催化氧化行为. 发现不论在酸性、中性还是碱性介质中, 乙醇均能在粗糙铂电极上自发氧化解离生成强吸附中间体CO; 碱性介质中, CO在粗糙铂电极上基本氧化完全的电位(0.20 V)比中性和酸性介质中(0.50 V)负移了约0.30 V. 而乙醇在粗糙铂电极上CV正向扫描的氧化峰电位(-0.20 V)比酸性介质中(0.65 V)负移了约0.85 V. 比较不同介质中乙醇和CO在粗糙铂电极上的氧化峰电流和峰电位可以发现, 粗糙铂电极在碱性介质中对乙醇和CO的电催化氧化活性比中性和酸性介质中更强; 可以推测, 不论在酸性、中性还是碱性介质中, 乙醇在粗糙铂电极上的氧化过程均按双途径机理进行.     

Pt/PAn/Ti电极的制备及对甲醛的电催化氧化

通过循环伏安的电化学方法在金属钛基体上先后进行苯胺的聚合和金属铂的电化学沉积,得到以金属钛为基体的聚苯胺载铂电极(Pt/PAn/Ti),并通过扫描电镜和循环伏安法对该电极进行了表征。通过研究甲醛在该电极上的电催化氧化行为,考察了载铂量对甲醛氧化效果的影响及PAn在电催化氧化甲醛的过程中所起的作用。结果表明,载铂量与甲醛的氧化有一定的关系,PAn的存在使得铂微粒分散程度更好,有效面积更大,与相同铂沉积量的Pt/Ti电极相比,甲醛在其上的正向扫描氧化峰电流密度增加了2.3倍,电位负移了40mV;反向扫描氧化峰电流密度增加了5倍,电位负移了30mV。同时,PAn的存在也增强了电极的抗中毒能力。     

甲醇在粗糙铂电极上解离吸附的表面拉曼光谱

甲醇由于具有高能量密度及易于储存等优点，在燃料电池研究领域中备受关注．一般认为，甲醇在铂电极上的电氧化为双途径机理，即首先解离吸附在电极表面上，生成毒性中间体（CO）或活性中间体，然后再氧化生成CO。由于各研究小组使用的电极材料、预处理方法、溶液的组成以及检测手段不同，目前对甲醇的具体解离过程的细节尚未确定（如在反应条件下吸附物的特性及作用、表面结构和粗糙度的特殊影响等），还有待于建立或改进有关原位研究方法．在研究甲醇的电催化氧化的各种检测手段中，红外光谱应用得最为广泛，可用于原位红外技术中的电极…     

铂钌电极上乙醇解离吸附与氧化行为的原位SERS研究

应用电化学循环伏安法和原位表面增强拉曼光谱研究了乙醇在Pt-Ru电极上的解离吸附与氧化行为,首次获得了酸性介质中乙醇在Pt-Ru电极上解离吸附的表面拉曼光谱.实验表明:乙醇在粗糙铂和Pt-Ru电极上均能自发地解离出强吸附中间体CO,而且在Pt-Ru电极上,强吸附中间体CO氧化的过电位比在粗糙铂电极上降低了约140mV.初步证实酸性介质中乙醇在Pt-Ru电极上的氧化遵从双途径机理.本研究结果说明,表面增强拉曼光谱技术能拓展到有实用价值的电催化体系.     

不同Pt壳厚度Au_(core)@Pt_(shell)纳米粒子SERS效应

以Au粒子(55nm)为核,抗坏血酸为还原剂,将不同量的Pt沉积在Au核上,制得可控壳层厚度(0.3～6nm)的Pt包Au纳米粒子(Aucore@Ptshell).用紫外-可见吸收光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学循环伏安法等观测Aucore@Ptshell纳米粒子的表面形貌、结构和性能.另以SCN-为探针,考察了Pt壳厚度对Aucore@Ptshell纳米粒子SERS信号的影响.结果表明,SCN-离子的SERS信号强度随Pt壳厚度的增加呈指数衰减,当Pt壳厚度为1.4nm时,Aucore@Ptshel纳米粒子表现出铂良好的电化学性能,又具有较强的SERS活性.     

多晶铂电极表面硫吸附物种的原位表面增强拉曼光谱研究

本工作首次报道了在酸性或碱性电解质中高粗糙度多晶铂电极表面硫物种的吸附、电氧化过程的原位表面增强拉曼光谱研究.分别在两种情况下采集了粗糙铂电极的表面增强拉曼光谱:(a)循环伏安处理后控制一定电位(0.2V)下;(b)逐步控制不同电位.酸性电解质条件下,两种情况均观察到位于300cm-1的Pt—S振动.Pt—S键较强,阻止了氢在铂电极表面的吸附,需多次循环伏安处理才能完全将表面吸附的硫去除.同时还观察到位于470cm-1处的少量多聚S物种(S8或者其他类型).这些多聚S物种仅仅微弱地键合在铂电极的表面,可以容易地除去.在碱性电解质中,同样也在(a)和(b)情况下观察到位于310cm-1的Pt—S振动吸收.本工作了获得了有关硫在粗糙多晶铂电极表面吸附和电氧化重要信息,证明了原位表面增强拉曼光谱在研究铂表面的适用性.     

pH值对2-(2-吡啶基)咪唑荧光光谱的影响研究

合成了2-(2-吡啶基)咪唑,并通过稳态荧光光谱研究了它在溶液中的光物理行为及溶液酸碱度的影响.发现2-(2-吡啶基)咪唑化合物存在分子内光诱导电子转移反应(PET),并且这一过程强烈地依赖于溶液的pH值,但是氮原子的质子化会影响PET过程.     

电化学方法获得具有表面增强拉曼活性镍电极的研究

利用纯电化学手段获得了具有较强表面增强拉曼活性的镍电极, 改进了原有的镍电极表面预处理方法. 结果表明, 在0.5 mol/L的NaClO4溶液中, 结合电化学阶跃技术和循环伏安技术, 可以得到合适的粗糙镍电极; 同时, 还得到了探针分子吡啶在该粗糙镍电极表面随电极电位变化的表面增强拉曼光谱(SERS), 此时谱峰强度获得了极大的增强; 还研究了粗糙镍电极的扫描电子显微镜(SEM)图像, 并估算出其SERS增强因子约为104, 此结果比以前的镍电极表面粗糙方法所能达到的增强因子高一个数量级.     

离子液体中硫氰根在铂电极上吸附行为的SERS研究

利用表面增强拉曼光谱(SERS)研究了室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([BMIM]BF4)中SCN-在Pt电极表面的吸附行为. 研究结果表明, 离子液体中SCN-在较宽的电位范围内吸附在Pt电极上, 且SCN-的吸附方式随着电位区间的变化而变化, 在不同的电位区间内检测到了不同的Stark位移: -0.9~0.4 V约为34 cm-1/V, 对应于S端吸附; -1.6~-1.2 V约为40 cm-1/V, 该区间以N端吸附为主, 中间电位区间为吸附方式的转变区, 且Pt电极在离子液体[BMIM]BF4中的零电荷电位约为-1.1 V(vs. Pt ).     

咪唑对锌缓蚀机理的表面增强拉曼光谱研究

利用电化学现场表面增强拉曼光谱技术(SERS)研究了咪唑在锌表面的成膜和缓蚀行为, 讨论了电位和pH值对咪唑分子和金属表面作用的影响. 锌电极上的表面拉曼光谱研究结果表明, 中性溶液中咪唑对锌的缓蚀作用明显, 它通过氮端垂直吸附在锌表面, 从而阻止锌的腐蚀, 其吸附取向不随电位的变化而改变; 在碱性溶液中咪唑和锌的作用较弱, 而且电位变化可以使其吸附取向发生改变, 在较正电位下咪唑以氮端垂直吸附, 在较负电位下以咪唑环倾斜吸附.     

表面增强拉曼光谱应用于标记免疫多组分检测

作为一种新型的免疫检测方法, 表面增强拉曼光谱(SERS)技术被应用于标记免疫多组分检测. 以多种不同的标记分子(苯硫酚, 联吡啶类分子, 氰基吡啶类分子)分别标记多种不同免疫金溶胶, 通过抗体抗原之间所具有的特异吸附性, 进一步组装“固相抗体-待测抗原-标记免疫金溶胶”多组分三明治复合体系. 利用表面增强拉曼光谱谱峰较窄, 具有较强的分辨率及高灵敏度的特点, 对多种标记分子特征谱峰进行分析判断, 从而识别所加入的多种抗原, 实现SERS标记免疫多组分同时检测的目的, 并对其中氰基吡啶类分子的吸附进行了探讨.     

表面增强拉曼散射增强机理的部分研究进展

概述了我们在表面增强拉曼散射(SERS)化学增强机理方面的一些研究工作, 介绍了分子-金属的成键作用和光诱导电荷转移对Raman谱峰强度与电位关系的影响, 基于光电场下纳米粒子光学性质的物理增强机理, 并针对SERS机理研究中尚存在的基本问题提出了建立SERS统一理论的展望.