杀线威在Fe_3O_4/Ag纳米磁粒上的吸附及表面增强拉曼光谱研究

采用共沉淀法合成了Fe_3O_4磁性纳米颗粒,进一步以柠檬酸三钠还原法制备出了具有SERS活性的Fe_3O_4/Ag磁性包覆修饰材料,用紫外可见吸收光谱、能谱及透射电镜对结构与形貌进行表征,发现所制备的Fe_3O_4/Ag纳米材料粒径约为30~60nm,形貌规整接近球形,经测试Fe_3O_4/Ag材料很容易被磁铁收集,能够满足分散萃取再收集的需要。根据密度泛函理论(DFT)对杀线威(Oxamyl)、Oxamyl-Ag和OxamylAg4进行了理论结构优化计算,得到了杀线威的理论拉曼光谱和与Ag表面增强拉曼光谱及其谱峰的归属,结合表面增强拉曼光谱(SERS)测定,研究了杀线威在Fe_3O_4/Ag表面的吸附行为和增强效应,测算得到杀线威在Fe_3O_4/Ag表面上的增强因子为2.08×105。研究表明:理论计算的杀线威拉曼光谱与测定的拉曼光谱具有较好的一致性,DFT理论计算中发现研究分子与活性Ag原子作用越多,与实测值常规拉曼NRS越接近;杀线威以双键侧N原子和S原子与Fe_3O_4/Ag表面吸附作用为主;双键侧N优先与Ag吸附成键后,整个分子靠近Ag表面,最终使得双键侧N原子与S原子共同吸附在Ag表面;Fe_3O_4/Ag磁性纳米复合材料具有显著的富集吸附和拉曼增强作用;可利用其作为拉曼基底,以实现SERS光谱法对杀线威农残的快速分析检测。     

表面增强拉曼光谱研究胞嘧啶在银胶上的吸附行为

为探讨胞嘧啶(Cytosine,Cy)在基底银表面的吸附特性和规律,采用表面增强拉曼散射(SERS)光谱对其吸附行为进行分析,并结合量子化学密度泛函理论(DFT)/B3LYP计算方法对Cy分子的常规拉曼光谱(NRS)及Cy与Ag团簇吸附的SERS光谱进行计算,与测定结果进行比对且对其拉曼峰进行系统指认及归属,理论计算结合实测值探讨了Cy在基底Ag上的增强效应和吸附行为。考察了Cy分子在Ag纳米粒子上的不同吸附时间、浓度、pH等条件对SERS光谱的影响及优化,发现pH影响最大,在中性和强碱性条件下的增强效应明显优于酸性。Cy分子存在2种不同的异构体和3种不同的存在形态,并随酸度变化相互转化而达动态平衡。基于Cy在不同pH时的形态分布和相应的SERS变化规律,结合DFT算得的Cy分子中的电荷分布及在银基底表面的吸附机制,详细探讨了酸碱对Cy分子的SRES光谱影响的内因和吸附机理,指出在中性和弱碱性时,是Cy中的N3和O与Ag形成配位吸附;在pH大于11时,N与Ag形成配位吸附,而O与Ag形成共价吸附。     

基于磁性Fe_3O_4/Ag的表面增强拉曼光谱检测农药丙线磷

以共沉淀法合成Fe3O4纳米颗粒,再通过柠檬酸三钠还原AgNO3制备Fe3O4/Ag磁性复合材料。Fe3O4/Ag能够与溶液中的丙线磷形成吸附,通过磁性收集达到萃取富集的效果。测定吸附于Fe3O4/Ag表面的痕量丙线磷所产生的表面增强拉曼光谱(SERS),其检测过程的拉曼增强因子为1.48×105,极大地提高了检测灵敏度,建立了磁性Fe3O4/Ag萃取富集与SERS分析农药丙线磷的方法。采用紫外可见吸收光谱、能谱及透射电子显微镜对制备的材料进行了分析及形貌与结构的表征。并对丙线磷模型分子进行结构优化的密度泛函理论计算,得到了理论拉曼光谱和谱峰归属,以用于丙线磷的判断。结果表明,SERS峰强在富集15min后基本趋于稳定,其丙线磷浓度低至2×10-8 mol·L-1仍有明显响应,可以满足丙线磷农残检测的要求。其方法可推广至含硫有机磷农药残留的分析。     

硫代水杨酸在银表面的化学吸附及其表面增强拉曼光谱研究

采用电化学法对Ag电极粗糙活化,进而对含巯基基团的硫代水杨酸(TSA)进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究。研究表明,溶液浓度与pH对增强效应影响显著,1×10-3 mol·L-1与pH 4分别为增强效应的最佳浓度与酸度。浓度增大由于空间位阻等因素影响而增强效应急速下降。由TSA化学吸附所产生的S—Ag峰位基本不随pH改变;但pH对峰强度有显著影响。经对TSA在不同pH下的分布和机理研究表明,TSA是通过中性C₆H₄(COOH)SH分子中的硫醇端基脱H后与活化的Ag表面进行吸附,形成S—Ag化学键而产生SERS光谱。在较强碱性条件下负一价的C₆H₄(COO-)SH 可能与OH- 形成竞争吸附而不易产生SERS;同时吸附基团巯基对羧基振动谱峰的变化以及对苯环共轭体系中的电子云分布有很大影响。     

2-巯基苯并咪唑的表面增强拉曼光谱检测方法研究

以表面增强拉曼光谱(SERS)方法对2-巯基苯并咪唑(2-MBI)进行了研究,以自组装在玻璃基片上的银纳米膜作为SERS增强基底,采集了2-MBI的SERS光谱图,并对其拉曼特征峰进行了指认。研究了吸附时间和分子浓度对拉曼光谱的影响,以411cm~(-1)拉曼谱峰为定性和定量分析的特征峰。在10-6~10-3mol·L~(-1)浓度范围内拉曼光谱强度与2-MBI浓度的负对数呈现较好的线性关系,线性方程为I=1 237.8logc+8 326.3,线性相关系数为0.999 8,相对标准偏差在0.025~0.084之间,此方法检测2-MBI的检测限为10-7 mol·L~(-1)。这些研究为发展新的针对2-MBI的检测方法奠定了基础。     

维生素K3的表面增强拉曼光谱研究

首次报道了维生素K3 (VK3 )分子的常规拉曼光谱 (NRS)及该分子在活性衬底银镜上的表面增强拉曼散射 (SERS) ,并对它的拉曼特征谱带进行了初步的指认和归属。通过对比VK3 的常规拉曼光谱和SERS谱 ,发现VK3 分子吸附在银表面后拉曼散射强度被大大增强了。另外 ,VK3 的羰基与银粒子发生电荷转移后形成负离子自由基 ,碳氧双键打开。受VK3 分子吸附在银镜表面的影响 ,萘环结构发生了很大的扰动 ,导致一些拉曼特征峰产生位移 ,环变形振动对应的拉曼散射强度得到了增强。这些研究结果为SERS技术今后对VK3进行药物检测以及痕量分析方面的应用提供了依据。     

硫脲在铂电极表面吸附行为的表面增强拉曼光谱研究

本文通过电化学方法有效抑制了硫脲在铂电极表面的解离,从而实现了用SERS技术研究粗糙铂电极表面硫脲的吸附行为。结果表明,硫脲分子是以硫端斜躺吸附在电极表面,随着电位变负渐渐转为直立。     

硫脲在酸性溶液中的表面增强拉曼光谱

本文在电镀沉积的银衬底上,研究了硫脲分子在酸性溶液中的表面增强拉曼散射。结果表明,硫脲分子是通过硫原子倾斜着吸附在银表面;当溶液中的ＨＣｌ浓度增加时,在银表面吸附的硫脲分子面更加偏离银表面的法线方向;实验结果还暗示,该体系存在着较强的化学增强机制。     

噻菌灵在纳米银胶表面吸附的表面增强拉曼光谱研究

噻菌灵(TBZ)属苯并咪唑类杀菌剂,容易在水果、蔬菜及相应的果蔬饮品中形成有毒残留。基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法和表面增强拉曼光谱(SERS)技术,从理论和实验角度系统研究了噻菌灵在纳米银胶粒子表面的吸附行为和增强效应。采用柠檬酸钠还原法制备了具有表面增强拉曼散射活性的银纳米溶胶,并对水相的噻菌灵进行了SERS光谱研究。利用TBZ-Ag₄四种吸附模型对噻菌灵与银纳米溶胶的相互作用进行了理论分析。结合FT-Raman光谱和B3LYP/6-311G(d)理论计算的结果,借助Gaussian View5.0程序的图形化功能,对噻菌灵分子的振动模式、FT-Raman振动光谱和SERS光谱进行了系统的指认。研究结果表明：噻菌灵分子的所有原子在同一平面上,属于Cs对称性;其在银纳米溶胶表面具有十分显著的表面增强拉曼活性;分子中的S原子与银胶粒子发生吸附作用,并通过该分子的长轴方向垂直于银纳米银胶表面;可利用SERS光谱方法对痕量的噻菌灵进行快速检测。为研究噻菌灵的特性以及其快速检测提供了理论和实验依据。     

4,4'-联吡啶与锌电极作用的表面增强拉曼光谱研究

在成功地将表面增强拉曼光谱(SERS)拓展到纯锌电极的基础上,利用SERS对4,4'-联吡啶(BiPy)在锌电极表面的作用进行了研究.研究结果表明,BiPy可能是通过N原子垂直或略微倾斜吸附于锌表面,两个吡啶环仍然共面.BiPy和锌电极的相互作用比吡啶分子要强,较大的拉曼散射截面以及两个吡啶环的存在使其可以与锌发生更强的作用.     

在铕-2-噻吩甲酸-邻菲咯啉三元配合物中La3+对Eu3+的发光影响

合成了七种不同掺杂比例的稀土高氯酸盐(铕掺镧)与2-噻吩甲酸-邻菲咯啉的固态配合物,对配合物进行了元素分析、稀土络合滴定、摩尔电导测定,确定了配合物组成为(Eu1-xLax)·L3·phen·1/2H2O(x=0·000～0·200,L为2-噻吩甲酸,phen为邻菲咯啉),并测定了配体及配合物的IR谱及荧光激发和发射光谱。摩尔电导数据表明,此类配合物为非电解质。红外光谱测定表明,配体2-噻吩甲酸羧基氧与稀土离子配位,配体1,10-邻菲咯啉两个氮原子与稀土离子配位。荧光光谱测定表明,Eu3 处于无反演对称中心格位上,Eu3 配合物发射强度增大。配合物中La3 对Eu3 的发光产生敏化增强效应,当La3 掺入量为0·005mol时敏化强度最大,随着La3 浓度的增大,对Eu3 的发光敏化强度降低。     

空心Fe_3O_4纳米微球的制备及超顺磁性

采用水热控制合成法,以六水三氯化铁、柠檬酸三钠和尿素为原料,聚丙烯酰胺为稳定剂, 200?C下反应12 h制备得到了超顺磁性空心Fe_3O_4纳米微球.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对样品的结构和形貌进行表征,并采用振动样品磁强计测试了样品的磁性能.结果表明:所得样品为具有尖晶石结构的Fe_3O_4纳米微球,尺寸为160 nm左右,呈分等级结构,即整个微球由粒径约18 nm的初级晶粒自组装堆叠而成;室温下表现为典型的超顺磁性,且饱和磁化强度为73.3 emu/g (1 emu/g=1 A·m~2/kg),这种高饱和磁化强度可以由其初级晶粒晶化程度高且粒径较大以及这种特殊的二次自组装结构进行解释.这种Fe_3O_4纳米微球为疏松多孔的空心球状结构,具有粒径分布均匀、分散性良好和超顺磁性的特点,在药物靶向输运和肿瘤热疗中有潜在的应用.     

Fe3O4纳米粒子对P3HT:PCBM电池的影响

为了提高太阳能电池的性能,研究磁性纳米粒子在外加磁场的作用下对聚合物太阳能电池有源层P3HT:PCBM成膜及太阳能电池性能的影响。本文采用热分解法制备了磁性Fe₃O₄纳米粒子,将不同质量分数的Fe₃O₄纳米粒子掺入到P3HT:PCBM溶液中,旋涂后在外加磁场的作用下自组成膜。通过TEM、XRD对制备的Fe₃O₄纳米粒子进行表征,并利用偏光显微镜、原子力显微镜对成膜质量进行探究。结果表明,采用热分解法制备的Fe₃O₄纳米粒子直径在10 nm左右,在外加磁场作用下,Fe₃O₄纳米粒子对成膜有一定的调控作用。当Fe₃O₄纳米粒子掺杂质量分数为1%时,太阳能电池器件的开路电压增加3.77%,短路电流增加24.93%,光电转换效率提高7.82%。     

L-天冬氨酸在银胶体中吸附状态的表面增强拉曼光谱研究

利用表面增强拉曼光谱 (Surface EnhancedRamanScattering,SERS)研究了L 天冬氨酸在银溶胶体中的吸附状态及其浓度变化对表面增强拉曼散射效应的影响 ,并探讨了L 天冬氨酸在银溶胶表面的吸附作用特点和规律。实验结果表明 ,L 天冬氨酸在银溶胶中有明显的SERS信号 ,经过分析表明 ,该化合物能够吸附在银表面 ,这种吸附是通过羧基和氨基中的氮原子与银结合来实现的 ,L 天冬氨酸分子中带有负电荷的羧基和氨基中带有孤对电子的氮原子都能与银原子配位 ,其中羧基在银表面的增强为电荷转移机制增强 ,具有化学吸附的特征 ;氨基在银表面的增强为电磁场增强机制 ,为物理吸附。而且SERS强度随着L 天冬氨酸浓度的变化而改变 ,当其浓度为 10 - 3mol·L- 1 时增强效果较好 ,当浓度降低 ,增强作用也逐步变弱     

pH值对4-氰基吡啶吸附行为影响的SERS研究

采用现场表面增强拉曼光谱(SERS)研究了4-氰基吡啶在不同pH值下铂电极上的吸附行为.结果表明,pH对4-氰基吡啶的吸附原子没有影响,均以吡啶环上的氮吸附在电极表面,但分子的取向不同.酸性条件下,4-氰基吡啶在正于0.6 V(SCE)的电位区间倾斜吸附,在0.6V到-0.2V以相对垂直方式吸附,而在负于-0.4V的电...     

Fe_3O_4单晶薄膜磁性电场调控的微磁学仿真研究

磁性薄膜磁学特性电场调控的相关研究对开发新型低功耗磁信息器件具有突出意义.本文基于电场调控磁性的基本理论,以OOMMF(Object Oriented Micro-Magnetic Frame)微磁学仿真软件为工具,研究了电场对生长于PZN-PT单晶衬底上Fe_3O_4单晶薄膜磁学特性的调控.研究结果显示:无外加电场时,薄膜表现出典型的软磁特性;沿衬底[001]方向施加的外加电场可以使得薄膜矫顽力、矩形比等磁学特性发生显著改变:当外加磁场沿[100]([010])时,施加正值(负值)电场强度可以显著增大薄膜的矫顽力与矩形比,当电场强度不小于0.6 MV/m时薄膜矩形比达到1.这是因为外加电场导致薄膜产生单轴应力各向异性,使得薄膜的等效磁各向异性发生了从无外电场下的面内四重磁晶各向异性向高电场下的近似单轴磁各向异性的过渡.外加1 MV/m与-1 MV/m的电场时等效易磁化轴分别沿[100]与[010]方向.另外,外加1 MV/m(-1 MV/m)的电场强度可以使得铁磁共振的频率增大(减小)接近1 GHz.     

电爆炸法制备Fe3O4纳米颗粒及其物相研究

搭建了电爆炸金属丝实验平台,在空气中电爆炸铁丝来制备纳米金属颗粒。利用电阻分压器与Rogowski线圈来测量电爆炸过程中铁丝上的负载电压与电流。将负载电压与电流之积进行时间积分来估算沉积在铁丝上的能量。使用光电探测器对电爆炸过程中产生的等离子体发光信号进行探测。对铁丝电爆炸后形成的产物使用高倍显微镜、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱分析仪（EDS）以及X射线衍射仪（XRD）进行观测,来研究其物相特性。实验结果表明：电爆炸过程中,当铁丝由液相变为气相时,其电阻急剧增加,因此电流几乎不能流过铁丝,同时铁丝上的负载电压会趋近于电容器的初始充电电压。随着能量的持续积累,等离子体在爆炸腔中形成。由于原本被阻断的电流能够从低电阻等离子体中流过,因此电压电流波形变为欠阻尼波形。电爆炸铁丝所得的产物为Fe3O4纳米颗粒,其中大部分呈规则的球形。Fe3O4纳米颗粒的粒径主要分布在30~60 nm之间,并且符合对数正态分布。