非水体系中电解镍中间产物制备纳米NiO

采用纯镍为阳极，乙酰丙酮和乙醇的混合溶液中加入少量有机胺导电盐为电解液，施加一定电流使镍溶解，然后将电解液直接水解，控制一定的水解条件，制备得到纳米NiO粉体. 采用拉曼光谱、红外光谱、元素分析、XRD 和TEM 分别对电解得到的纳米NiO前驱体和纳米NiO进行了分析与表征, 并探讨了电化学溶解镍金属法制备纳米NiO反应的影响因素.电化学溶解镍金属得到的前驱体为Ni(OEt)2(acac)2,这种不溶性镍醇盐配合物升温至40～50℃即可溶解于乙醇溶液中,可直接应用于溶胶 凝胶(Sol gel)过程.水解后的纳米NiO呈无定形结构, 350 ℃煅烧后形成立方晶型NaCl结构, 纳米NiO经600 ℃煅烧后粒径分布在5～10 nm. 该方法理论上为二价不溶性金属醇盐经溶胶 凝胶工艺制备纳米氧化物材料提供了一条新的途径.     

Pt/Ce0.6Zr0.4O2催化剂在水煤气变换反应中的电导研究

采用浸渍法制备了不同载体(Ce0.6Zr0.4O2,CeO2和ZrO2)负载的Pt基水煤气变换反应(WGSR)催化剂, 并对其进行了活性评价. 利用X射线衍射(XRD), 程序升温还原(TPR)和原位电导等技术对样品进行了表征. 结果表明, Ce0.6Zr0.4O2固溶体具有比CeO2更高的氧转移能力, 因此促进了Pt/Ce0.6Zr0.4O2催化剂的WGSR活性.     

表面增强振动光谱在电催化领域的运用:基本原理、挑战和展望（英文）

随着全球能源结构从化石燃料向可再生能源的快速转变,可再生电力的供应日益丰富.电催化为化学反应提供了新的思路和途径.大多数电催化反应发生在固液界面,但由于溶剂、电解质和带电界面的存在,电催化在本质上比热催化更复杂.因此,电化学界面的表征对于反应机理的研究至关重要.具有表界面选择性的原位表征技术有助于揭示催化剂的构效关系,解析反应机理.其中,表面增强振动光谱,例如表面增强拉曼光谱(SERS)和表面增强红外吸收光谱(SEIRAS),具有超高的表面选择性和化学灵敏度,能够在反应条件下提供表界面物种的指纹信息,原位研究电催化过程.SERS增强效应主要来源于电磁场增强机理和化学增强机理.在电催化体系中,主要以具有表面等离激元效应的SERS基底作为增强源,增强催化剂表面物种的拉曼信号,从而研究反应过程的物种变化.SEIRAS主要利用电磁场增强效应,在电催化体系的运用以衰减全反射模式为主,增强工作电极表面物种的红外吸收信号.相较于SEIRAS, SERS信号不受水溶剂的干扰,并且可以研究低波数区域的振动信号,理解催化剂和吸附物的相互作用.而SEIRAS受益于红外吸收光谱本身信号较强,且增强效应不受限于...     

金核银壳纳米粒子薄膜的制备及SERS活性研究

采用柠檬酸化学还原法制备金溶胶, 通过自组装技术在石英片表面制备金纳米粒子薄膜, 在银增强剂混合溶液中反应获得金核银壳纳米粒子薄膜. 用紫外-可见吸收光谱仪和原子力显微镜(AFM)研究了不同条件下制备的金核银壳纳米粒子薄膜的光谱特性和表面形貌, 并以结晶紫为探针分子测量了金核银壳纳米粒子薄膜的表面增强拉曼光谱(SERS). 结果表明, 金纳米粒子薄膜的分布、银增强剂反应时间的长短对金核银壳纳米粒子薄膜的形成均有重要影响. 制备过程中, 可以通过控制反应条件获得一定粒径的、具有良好表面增强拉曼散射活性的金核银壳纳米粒子薄膜.     

团聚铂纳米粒子电极在甲醇氧化中的电催化特性

用H2还原法并以Nafion作为稳定剂合成团聚的Pt纳米粒子，附载于玻碳表面制备电催化剂.透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）表征结果指出,团聚Pt纳米粒子的平均尺寸约为400 nm.运用电化学循环伏安法(CV)和原位傅立叶变换红外反射光谱（in situ FTIRS）研究甲醇的氧化过程，发现团聚Pt纳米粒子电极具有较高的电催化活性.原位FTIRS研究结果检测到甲醇在所制备的电催化剂上氧化的中间体为线型吸附态CO物种，其红外吸收给出异常红外效应的光谱特征.     

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.     

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.     

核壳纳米粒子与牛血清白蛋白表面增强拉曼光谱的研究

本文用表面增强拉曼光谱(SERS)系统地研究了牛血清白蛋白(BSA)与Ag/Pt核壳纳米粒子的相互作用,特别是核壳纳米粒子与被吸附的牛血清白蛋白分子之间的界面作用,并用紫外可见光谱、圆二色光谱(CD)作为辅助手段进一步证实了BSA与核壳纳米粒子的作用状况.通过紫外光谱研究发现,核壳纳米粒子的特征吸收峰的消失表明纳米粒子完全被牛血清白蛋白包覆.用近紫外CD光谱探讨了血清白蛋白的芳基氨基酸(苯丙氨酸、酪氨酸)残基微环境的变化.为探讨牛血清白蛋白与Ag/Pt核壳纳米粒子的作用机理及纳米尺寸的生物效应奠定了理论基础.     

电化学方法制备纳米NiO及反应机理初探

采用电化学法一步制备了镍醇盐配合物Ni(OEt) 2 (acac) 2 (acac为乙酰丙酮基 ) ,并以其作为前驱体 ,控制一定水解条件制得胶体 ,分别在 4 5 0℃ ,60 0℃煅烧均得到具有立方晶型的纳米NiO粉体 .通过红外光谱 (FT_IR)、核磁共振 (1HNMR)、拉曼光谱 (Ramanspectrum)、X_射线粉末衍射 (XRD)、透射电子显微镜 (TEM)等手段对前驱体和NiO粉体进行了表征 .结果表明 ,电解合成的最佳温度为 30～ 4 0℃ ,不溶性镍醇盐配合物升温到 4 0～ 5 0℃即可溶解 .电解法制备得到的纳米NiO层呈球形单分散结构 ,粒径在 10～ 15nm左右 .本文同时讨论了电合成纳米NiO的反应机理     

Au@SiO2膜/Ti电极吸附吡啶的表面增强拉曼光谱研究

基于壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱技术,合成了Au@SiO₂纳米粒子,并对其进行了相关表征. 结果表明,包裹的二氧化硅层连续、致密,Au@SiO₂膜/Ti电极上可获得金属钛电极上吸附吡啶分子的高质量表面增强拉曼光谱（SERS）信号. 通过Pt、Ni电极的测试,证实该信号源于吸附在基底表面的吡啶分子. 此外,Au@SiO₂膜/Ti电极上吸附吡啶分子的现场SERS光谱研究表明,在-0.1 V ~ -0.6 V电位区间,吡啶分子平躺吸附,从-0.6 V起吸附的吡啶分子由平躺逐转变为垂直,而当电位为-1.2 V时,电极表面析氢,吡啶脱附.     

固相浸渍法制备NiO/CeO2催化剂及其在CO氧化反应中的应用

采用固相浸渍法制备了一系列NiO/CeO2催化剂,并通过与常规湿浸渍法比较,考察了制备方法对催化剂和CO氧化反应性能的影响.同时结合X射线衍射(XRD),N2吸附-脱附(BET),透射电镜(TEM),氢气-程序升温还原(H2-TPR),拉曼(Raman)光谱,X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构和表面物种分散状态进行了表征.CO氧化活性测试结果表明,当镍负载量相同时,固相浸渍法制备的催化剂相比于湿浸渍法表现出更好的催化性能.TEM、XPS、H2-TPR结果表明,固相浸渍法更有利于加强镍铈间的相互作用和得到高分散的镍物种,从而促进镍物种的还原.Raman结果表明固相浸渍法相比于湿浸渍法能产生更多氧空位,这有利于氧气在催化剂表面的活化,使得CO氧化反应更容易进行.     

一维铜(核)-镍(壳)纳米结构的制备及其表面增强拉曼光谱

采用多孔阳极氧化铝模板(AAO)结合直流电化学沉积法, 通过一种新的两步法合成一维铜(核)-镍(壳)纳米结构. 首先制备铜纳米线, 然后对AAO进行扩孔, 利用铜纳米线和AAO孔壁之间的间隙,沉积镍纳米线/纳米管. 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行表征分析, 所得结果验证了这种方法的可行性. 以腺嘌呤为探针分子研究此种纳米结构的表面增强拉曼散射(SERS)效应, 结果表明, 这种一维纳米材料是一种潜在的SERS活性基底, 拓宽了过渡金属在SERS中的应用.     

Ag_核Au_壳金属复合纳米粒子的制备及表面增强拉曼光谱研究

在已制备好的Ag纳米粒子表面,通过化学还原的方法沉积生长Au包裹层,制备了粒子尺寸为50-70nm的Ag核Au壳复合纳米粒子.通过改变AuCl₄^-量,使Ag_100-xAu_x中Au的含量由x=0变为x=30.用UV-Vis吸收光谱和透射电子显微镜(TEM)对该结构纳米粒子进行了表征,并以对巯基苯胺(PATP)为探针分子进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究.表面拉曼光谱表明,该结构的纳米粒子具有比Ag更强的SERS活性,随着Au:Ag比例的逐渐增加,其活性呈现先增大后减小的趋势,其最大增强约为Ag纳米粒子的10倍.     

MoO_x促进的Pt基催化剂用于低温水汽变换反应(英文)

通过浸渍还原法制备了不同比例的Pt-Mo/SiO_2催化剂,采用X射线衍射、透射电镜、X射线近边吸收谱和X射线光电子能谱表征了Pt-Mo/SiO_2催化剂的组成、结构及价态.研究结果表明,少量MoO_x修饰Pt-Mo/SiO_2催化剂在低温水汽变换反应中表现出比Pt/SiO_2催化剂更高的催化活性,过量MoO_x包覆的Pt-Mo/SiO_2催化剂活性较低.低温水汽变换反应活性来自于Pt与表面MoO_x的界面协同作用,限域在Pt纳米颗粒表面的MoO_x表现出较低价态,高分散MoO_x纳米岛修饰的Pt纳米颗粒是低温水汽变换反应的活性结构.     

拉曼光谱在燃料电池领域的应用

随着社会经济的快速发展,环境污染与能源短缺逐渐成为人们必须面对的热点问题。为实现人类社会的可持续发展,开发环境友好新型清洁能源技术成为二十一世纪的迫切任务。其中,燃料电池被认为是最具发展潜力的新型清洁能源技术之一。拉曼光谱作为一种无损的指纹识别的分子光谱技术,适用于燃料电池材料的研究,尤其是表面增强拉曼光谱技术(SERS)和壳层隔绝表面增强拉曼光谱技术(SHINERS)的发展,为研究燃料电池中反应的痕量中间物种,理解燃料电池实际反应机理提供了一种非常好的原位光谱实验平台,有助于合理设计更高效的催化剂及电极材料。本文主要对拉曼光谱以及SERS和SHINERS在燃料电池领域从电池材料层面和电极表面分子反应层面的应用及其发展前景进行相关讨论。     

原位拉曼光谱研究激光诱导化学反应的最新进展

原位拉曼光谱兼具激发和原位监测化学反应的双重功能,为深入研究光化学反应及相关机理提供了新的途径.结合本课题组的研究成果,本文总结了近年来利用原位拉曼光谱和原位表面增强拉曼光谱(SERS)研究激光诱导化学反应的最新进展.首先,概述了利用原位SERS技术研究表面等离激元(SP)诱导催化反应的研究进展,着重介绍了SP诱导偶合反应的发现和发展.其次,回顾了利用原位拉曼光谱研究激光诱导化学反应的研究情况.最后,讨论了原位拉曼光谱研究激光诱导化学反应存在的问题并展望了未来的发展趋势.     

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A...     

Fe_3O_4@SiO_2@Ag纳米复合材料的制备及其对苯唑西林的表面增强拉曼光谱检测

以水热法合成的Fe_3O_4磁性纳米粒子为核,以SiO_2为包覆壳,采用晶种法在其表面沉积银纳米粒子(AgNP_3),制备具有高活性及"核-壳"结构的Fe_3O_4@SiO_2@Ag表面增强拉曼光谱(SERS)活性基底。通过扫描电镜、透射电镜、能谱、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等技术手段对其形貌与结构进行表征。结果表明,该基底粒径均一、分散均匀。利用该SERS活性基底对苯唑西林进行SERS检测,结果表明对苯唑西林具有极高的灵敏度,检测限达1.0×10~(-11) mol/L。同时,对苯唑西林的浓度和1 028 cm~(-1)特征峰强度进行线性拟合,其线性关系良好,相关系数r为0.996。该SERS活性基底的稳定性好、灵敏度高,已成功应用于不同剂型药物中苯唑西林的快速检测。     

三维有序金纳米壳结构的可控制备及其SERS性能

采用金种子原位生长法,以SiO_2胶体晶体为模板,H_2O_2为还原剂实现了三维有序金纳米壳(GNSs)结构的可控制备,并对其生长过程中表面增强拉曼光谱(SERS)性能进行了研究。实验结果表明,通过控制反应时间、反应温度、还原剂H_2O_2及生长液K_2CO_3-HAuCl_4的量等参数实现了三维有序GNSs阵列的可控批量制备,并可根据需要去除SiO_2内核得到中空有序GNSs结构。通过对其SERS性能的研究,发现SiO_2表面完全被Au纳米粒子覆盖的粗糙结构具有最佳的SERS性能,且对应的中空有序GNSs结构显示出更优异的SERS活性。     

磁性Fe_2O_3/Au/Ag复合纳米粒子的制备及其富集作用研究

利用种子生长法制备了磁性Fe2O3/Au/Ag复合纳米粒子,采用UV-vis和SEM对其光学性质以及表面结构的变化进行了表征.通过调节硝酸银的用量,制备了一系列具有不同Ag壳层厚度和表面结构的双金属外壳纳米粒子.以苯硫酚(TP)为探针分子,研究了不同Ag壳厚度的磁性纳米粒子的表面增强拉曼散射(SERS)活性.结果表明其SERS活性与表面结构的改变有关,在同时出现Ag和Au光学性质的Fe2O3/Au/Ag复合纳米粒子表面可观察到最强的SERS效应,这与表面的针孔效应以及Ag和Au之间的耦合增强作用有关.考察了Fe2O3/Au/Ag复合纳米粒子的磁富集作用,并利用SERS原位监测磁富集溶液中低浓度TP的能力,研究结果表明通过磁富集可提高SERS检测限,并且Fe2O3/Au/Ag的磁富集能力较Fe2O3/Au弱,但前者SERS信号较强.