电化学粗糙银电极表面上共吸附体系的SERS研究

自1974年发现表面增强喇曼散射(SERS)光谱以来,人们不但对其进行实验和理论上的探讨,还开展了应用方面的研究,如用于痕量分析、催化和腐蚀等,并已开始用于研究物质的吸附状态以及多物种共存体系。本文通过对吡啶、苯甲酸共存体系的SERS谱及其随外加电位变化的实验研究,运用镜像场等理论探讨了在电化学粗糙银电极表面上吡啶和苯甲酸共存体系中的吸附状态。     

电极表面Ag(δ+)-NH3络合物的表面增强拉曼散射效应

本文采用氧化还原循环处理电极首次得到Ag/0.1 mol L~(-1)NH_3+0.1 mol L~(-1)NH_4Cl体系中吸附在银电极上氨分子的表面增强拉曼散射(SERS)效应。按氨分子在电极表面上的吸附量为每平方厘米8×10~(15)计算, 增加因子为1.2×10~5。谱峰强度及位置随电极电位改变。吸附氨分子的SERS谱与Ag(NH_3)_2~+的正常拉曼光谱类似。本文结果表明电极表面上存在Ag(δ+)络合物, 它可能是SERS效应的活性中心, 用这个概念可较好地解释本文实验结果。通过谱图分析给出了Ag(δ+)表面络合物的可能结构模式。     

电极表面Ag(δ+)-NH_3络合物的表面增强拉曼散射效应

本文采用氧化还原循环处理电极首次得到Ag/0.1mol L~(-1)NH_3+0.1mol L~(-1)NH_4Cl体系中吸附在银电极上氨分子的表面增强拉曼散射(SERS)效应。按氨分子在电极表面上的吸附量为每平方厘米8×10~(15)计算,增加因子为1.2×10~5.谱峰强度及位置随电极电位改变。吸附氨分子的SERS谱与Ag(NH_3)_2~+的正常拉曼光谱类似。本文结果表明电极表面上存在Ag(δ+)络合物,它可能是SERS效应的活性中心,用这个概念可较好地解释本文实验结果。通过谱图分析给出了Ag(δ+)表面络合物的可能结构模式。     

锌电极上2-巯基吡啶自组装单层的原位表面增强拉曼光谱电化学观察

利用原位表面增强拉曼散射(SERS)技术, 观察了2-巯基吡啶在锌电极上单层吸附和脱附行为. SERS实验结果表明, 2-巯基吡啶分子主要通过巯基上的硫原子垂直吸附于锌表面. 原位SERS光谱电化学发现, 当外加电位达到－1.4 V vs. SCE时, 分子开始从表面脱附, 并伴随吸附构型变化, 在－1.6 V时发生完全脱附.     

pH值和阴离子对吡啶2,6-二羧酸在金纳米颗粒表面的增强拉曼散射的影响

表面增强拉曼散射(SERS)被用于检测细菌芽抱中的一种重要的标志物吡啶2,6-羧酸(DPA).以聚乙烯吡啶烷酮(PVP)为粘合剂,将60 nm的金粒子组装到表面打磨光滑的金电极上,制备稳定、灵敏的SERS基底.通过不同pH值下吸附在金基底上的DPA的SERS特征,考察DPA分子吸附构型发生的变化,并分析酸根离子对其吸附...     

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.     

CTAB对四-(4-N-甲基吡啶)卟啉SERS谱的影响

研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对四-(4-N-甲基吡啶)卟啉(H2TMPyP)及其银配合物(AgTMPyP)在Ag胶中的表面增强拉曼散射(SERS)谱的影响.SERS光谱表明,吸附于Ag胶粒的H2TMPyP与衬底银原子结合形成AgTMPyP,加入CTAB后,部分AgTMPyP表面络合物还原为H2TMPyP.相似的去金属化反应也出现在AgTMPyP/Ag胶/CTAB体系中.CTAB的加入使SERS谱带强度明显增加.AgTMPyP的去金属化被认为是由于CTAB的存在使Ag胶颗粒表面附近微环境发生改变.     

时间分辨表面增强拉曼光谱(TRSERS)研究硫脲衍生物与ClO4^-的共吸附行为

运用时间分辨表面增强拉曼光谱(TRSERS)结合电位双阶跃的方法, 研究了硫脲衍生物甲基硫脲(MTU)和烯丙基硫脲(ATU)在银电极表面与ClO4^-离子的共吸附行为, SERS强度-时间曲线表明它们各自相应的SERS谱峰强度随电位阶跃的响应速率不同, 离电极表面较近的基团的特征谱峰强度的响应速率较快; MTU以S端且垂直吸附在电极表面,ATU也以S端和表面发生化学吸附, 但整个分子斜躺吸附在电极表面上。     

电化学界面SERS光谱的密度泛函理论研究

运用量子化学密度泛函DFT理论和拉曼光谱研究了吡啶在过渡金属(Ⅷ族)和币族金属(IB族)表面吸附的成键机理及其拉曼光谱的变化规律.总结了作者研究组有关吡啶-金属SERS体系的研究,并从化学成键机理和光驱电荷转移机理两个方面探讨了电化学界面SERS谱峰的频率位移和增强效应,解释了实验观测到的SERS光谱随金属电极材料、激发光波长以及电极电位变化的现象.     

具有纳米结构的铂电极表面的电化学制备及其性能

采用控电位方波氧化还原法和控电流方波氧化还原法分别成功地制备了控电位粗糙铂(CPRPt)和控电流粗糙铂(CCRPt)纳米级铂电极表面.通过考察两类电极表面对甲醇电催化氧化的性能,发现CPRPt和CCRPt纳米级铂电极表面催化氧化甲醇峰值电流密度分别是光滑铂电极的约1.35倍和2.50倍.采用现场拉曼光谱技术考察了两电极表面的表面增强拉曼(SERS)效应,发现两电极表面对吡啶吸附均有较高SERS活性,CPRPt电极表面还对有机小分子的解离吸附的拉曼光谱具有特殊的增强效应.本文初步探讨了两电极表面的SERS机理.     

中位-四(4-N-氰甲基吡啶)卟啉-铜(Ⅱ)络合物及其与脱氧核糖核酸的复合物的表面增强喇曼光谱研究

本文在银胶活性基质上获得了Cu(Ⅰ)的中位-四(4-N-氰甲基吡啶)卟啉络合物Cu(Ⅰ)NACN的表面增强喇曼光谱(SERS)光谱,并与其RRS光谱作了比较,讨论了pH值和Cu(Ⅰ)NACN的浓度对其SERS光谱的影响,研究了小牛胸腺双链DNA及其变性DNA与Cu(I)NACN的复合物的SERS光谱,指出Cu(Ⅰ)NACN是通过吡啶氮和卟啉核共同与银胶作用的,Cu(Ⅰ)NACN是斜向吸附在银表面上的,最佳pH范围在5～6,最佳浓度在大约10～5mol/L;双链DNA和变性DNA的加入不能改变Cu(Ⅰ)NACN在银胶表面上的斜向吸附,在银胶体系中双链DNA的磷酸根通过静电力与Cu(Ⅰ)NACN起弱相互作用,Cu(Ⅰ)NACN可能部分插入变性DNA单链并与之存在同双链DNA一样的静电作用.     

苯骈噻唑类化合物在银电极表面上的SERS

自七十年代中期,吸附在银电极表面上的吡啶的表面增强拉曼散射效应被发现以来,大量的有关表面增强拉曼散射效应的研究集中在含氮有机化合物上.对含硫化合物,尤其是对含硫和氮的杂环化合物的研究较少.在六十年代中期,Califano,Sbrana 和Davidovics 等人及其合作者分别研究了噻唑和异噻唑的红外和拉曼谱.本文研究了含巯基化合物,即系列的苯骈噻唑类化合物的普通拉曼谱(NRS)及其吸附在银电极表面上所产生的表面增强拉曼谱(SERS),并讨论了噻唑杂环上不同取代基对谱图的影响.     

纯锌电极上的表面增强拉曼光谱研究

通过化学刻蚀、电化学沉积和电化学氧化还原等粗糙方法,寻找合适的条件对锌电极表面进行预处理,以期获得吡啶在纯锌电极上的表面增强拉曼光谱(SERS).实验证明,电化学氧化还原处理是最佳的选择.以0.5mol/LNaClO4中性溶液作为电解质溶液,分别进行电化学氧化还原循环和电位阶跃两种处理.结果表明,将还原电位和氧化电位分别控制在-1.6和-0.7V时,利用共焦显微拉曼系统成功地得到了粗糙锌电极表面吸附吡啶的SERS信号.     

吡啶-氯化钾水溶液/n型硫化镉电极界面上的表面增强喇曼散射

本文研究了在吡啶-KC1水溶液中吡啶吸附在n-CdS电极上的表面增强喇曼散射(SERS)。在光照下,CdS电极经过正极化予处理数分钟,就能观察到吡啶吸附在CdS电极上的很强的SERS谱。其特征峰是1010和1036cm^-1与纯吡啶的喇曼特征峰991,1030cm^-1相比有了明显位移。又SERS谱随着吡啶浓度的增加而增强。外加电位对SERS也有一定影响,其曲线形状与CdS的I～V曲线很相似。对这些实验结果,本文用n型CdS电极的光电化学特性进行了初步的考察和讨论。     

银电极上4-氨基安替比林原位表面增强拉曼光谱电化学

在银电极表面4-氨基安替比林(4-AAP)分子自组装,形成单分子膜层.应用表面增强拉曼散射(SERS)光谱原位考察不同电位下4-AAP在电极表面的吸附机理及其组装液pH值对组装分子与银作用方式的影响.依据密度泛函数(DFT)理论预测4-AAP分子振动模式及其SERS光谱归属.结果表明:在开路电位下,组装层中的4-AAP分子以N15和O3为位点,由苯环倾斜和比林环垂直的方式吸附在银表面;但随着外加电位负移,4-AAP分子的苯环趋于垂直吸附而比林环则逐渐以平行方式靠近银表面.在-0.8V电位下,4-AAP分子从银表面脱附.酸性溶液中组装,形成的4-AAP膜层以N15和O3为位点吸附于银表面,比林环倾斜而苯环直立;碱性条件下,分子的吸附位点不变,比林环呈平行取向,而苯环倾斜于银表面.     

寡聚脱氧核苷酸吸附状态随电位的变化

利用原位电化学及表面增强拉曼散射（SERS）光谱方法对寡聚脱氧核苷酸（26-mers ODN和13-mers ODN）在银电极表面上的吸附状态进行了研究. 实验表明, 单链寡聚脱氧核苷酸在银电极上有很好的SERS光谱,单链寡聚脱氧核苷酸在银表面上主要以碱基腺嘌呤（A）为吸附点,吸附状态随电位变化而变化, 链长较短的寡聚脱氧核苷酸在银电极表面的吸附态对电位变化较敏感.     

水溶液中银阴极对3,4,5,6-四氯吡啶甲酸脱氯反应的催化作用（英文）

粗糙银(Ag(r))电极对水溶液中3,4,5,6-四氯吡啶甲酸(Te CP)脱氯反应具有非凡的催化作用,这与非质子溶剂中氯代有机物的电化学还原的报导结论截然相反。为充分认识水溶液中银电极对3,4,5,6-四氯吡啶甲酸的电化学还原反应非凡的催化作用,我们基于表面分析、原位电化学研究和理论计算这三点进行了综合研究。本文首先采用透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)观察了粗糙银的表面结构和化学状态。实验结果表明,氧化还原循环过程中,电极表面会形成银纳米粒子,从而导致表面无序程度的增加。我们还分别做了针对第一个电子转移过程的密度泛函理论(DFT)计算、电化学原位表面增强拉曼光谱(SERS)研究以及加入H+的循环伏安法(CV)实验来表征不同电位区间电极表面的物质变化。实验结果表明银可以催化Te CP脱氯的第一个电子转移步骤。这是因为其自由基中间产物(TeCP~(*-))可以比Te CP更强烈地吸附在Ag(r)电极表面。脱氯反应的关键中间体TeCP~(*-)的存在表明Te CP在银电极上的反应路径不同于在玻碳(GC)电极的外层电子转移还原。     

以DDAB为模板的银纳米粒子多层膜制备及其表面增强拉曼效应

通过离子交换和静电相互作用, 将银纳米粒子引入双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)模板中, 获得了有序的银纳米粒子多层膜. 用紫外-可见光谱(UV-Vis)、循环伏安(CV)和原子力显微镜(AFM)对其进行了表征, 并用小角X射线衍射(XRD)研究了DDAB模板和银纳米粒子多层膜的有序性结构. 以4-巯基吡啶(4-MPY)为探针分子研究了银纳米粒子多层膜在表面增强拉曼(SERS)方面的应用, 结果表明, 4-MPY吸附在银纳米粒子多层膜上呈现很强的SERS信号, 说明该多层膜可以用作高活性的SERS基底.     

金与银电极表面甘氨酸分子吸附作用的SERS光谱研究

本文利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究了甘氨酸在金与银基底表面的吸附作用特征。研究表明甘氨酸分子以COO-的不对称形式吸附于金电极表面,且NH2也是其可能的吸附位点;而在银电极表面,则主要是通过COO-的对称形式而吸附。在此基础上,进一步研究了电极电位与溶液酸碱性对吸附于粗糙化银电极表面甘氨酸分子吸附作用的影响。研究结果表明,甘氨酸分子中去质子化羧基的吸附作用受电位影响较小,而电位对-NH3+吸附作用的影响程度较大。另一方面,溶液pH值对银电极表面的甘氨酸分子吸附行为的影响也较为显著。随着溶液酸性减小羧基倾向于相对于电极表面平行吸附。这是由于随着溶液碱性增大氨基质子化程度的减小,有利于氨基在银电极表面吸附。这将改变分子的吸附构型使其更接近于电极表面。这些变化主要出现在pH值大于10的条件下。     

银电极表面异亮氨酸单分子膜结构和表面性质的表面增强拉曼光谱研究

利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究了在粗糙化银电极表面吸附的异亮氨酸自组装单层膜结构及其表面性质随溶液酸碱性和电极电位改变的特征.研究结果表明溶液pH值的变化并没有显著改变异亮氨酸分子在银电极表面以去质子化羧基吸附为主的特征.借助于高氯酸根离子这一SERS光谱探针,对异亮氨酸单分子膜的表面酸碱性质进行了表征和分析.而就电位改变对该单分子膜结构的影响而言,在所研究的电位范围内,单分子膜中的异亮氨酸分子是通过去质子化羧基与氨基两个位点而吸附的,且吸附作用随电位负移而呈现有规律的变化.