银纳米粒子有序自组装体中偶联分子的表面增强拉曼光谱研究

采用自组装方法,分别以1,4-二巯基苯和对巯基苯胺为偶联分子,在光滑银基底表面上构筑了银纳米粒子的单层和双层有序结构.表面增强拉曼光谱研究表明,在有序银纳米粒子组装体中偶联分子的拉曼散射得到很大增强,其中1,4-对巯基苯的拉曼散射增强效应主要来自光滑银基底表面与单层银纳米粒子间的电磁耦合,而对巯基苯胺的拉曼散射增强效应则主要由两层银纳米粒子之间耦合作用所致.两种不同的耦合作用所产生的增强效应大致相近.     

银纳米粒子自组装结构的光谱性质研究

采用自组装方法在玻璃基底表面上构筑了银纳米粒子二维亚单层结构, 进而以对巯基苯胺为耦联分子进行银粒子的二次组装, 构成具有分子尺寸间隙的银粒子簇. 银粒子表面等离子体共振依赖于粒子间距、表面吸附分子和粒子组装方式. 同层内的银粒子相互间电磁偶合可导致银粒子偶极子等离子体共振蓝移; 对巯基苯胺的吸附则使得表面等离子体共振红移. 表面增强拉曼光谱结果表明, 具有分子尺寸间隙的银粒子簇对耦联于粒子间的对巯基苯胺分子的拉曼散射具有极大的增强效应, 同时也使耦联的对巯基苯胺与银粒子间产生更大程度的电荷转移.     

银纳米粒子有序结构中电荷转移的表面增强拉曼光谱

对疏基苯胺;自组装阵列;银纳米粒子有序结构中电荷转移的表面增强拉曼光谱     

电化学原位表面增强拉曼光谱研究Au@Pd纳米粒子薄膜电极上吸附 CO的斯塔克效应

电化学 Stark效应是指电极溶液界面的吸附物或金属-吸附物之间的化学键的振动频率随电极电势而发生变化的现象.研究该效应,可以更好地理解吸附物与基底的相互作用(如吸附构型、吸附取向和覆盖度等随电位的变化),也可反过来推断电极基底的电子构型及其随电势的变化规律,对理解电化学双电层的结构以及电催化反应的构效关系都很有帮助.多年以来,电极表面吸附 CO的电化学 Stark效应广受关注,是由于 CO为很多小分子氧化的中间产物,研究 CO的谱学行为,可加深对 CO以及其它能产生 CO中间物有机小分子的电催化氧化机理和动力学的理解;另一方面, CO与过渡金属之间普遍存在s给电子以及p反馈电子作用,因此 CO也可作为探针分子,通过考察 COad以及 M–COad的振动频率的变化,可推断相应条件下基底的电子与几何结构等信息.
　　本文使用电化学原位表面增强拉曼技术,在一个大的电势范围内考察了 Au@Pd纳米粒子薄膜电极上饱和吸附 CO的振动光谱行为,以期更好地理解 COad与基底的成键作用与电极电势之间的关系.由于纯 Pd电极表面的拉曼信号太弱,实验使用具有核壳结构的 Au@Pd纳米粒子薄膜作为模型电极,并利用 Au核的拉曼增强特性.宽广的电势范围约–1.5到0.55V vs. NHE,通过使用酸性、中性以及碱性电解质得以实现.实验考察的电势上限由 COad氧化起始电位决定,而下限由强烈氢析干扰测量所限制.结果表明,在检测的电势范围内, C–OM(M指在电极表面的桥式吸附CO和穴位吸附 CO所形成的谱带重叠)和 Pd–COM键的振动频率可以分为三段： dνC–OM/dE在–1.5~–1.2 V范围内是185~207 cm–1/V,在–1.2~–0.15 V是83~84 cm–1/V,在–0.2~0.55 V是43 cm–1/V;而 dνPd–COM/dE在–1.5~–1.2 V范围内是–10~–8 cm–1/V,在–1.2~–0.15 V是–31~–30 cm–1/V,在–0.2~0.55 V是–15 cm–1/V.与同时记录的极化曲线对比,认为在中性和碱性介质中所观察到 dνC–OM/dE在–1.2 V附近的急剧变化与电极表面发生了强烈的析氢反应有关.另外,结合密度泛函理论模型计算,认为共吸附的 H减少了 COad从桥式构型到穴位构型的转变,在酸性介质中这种变化不明显,可能是由于对应的电势较高,桥式吸附的 CO比例越大,桥式向穴位的转变本身相对较少.     

密度泛函理论研究银上吸附对巯基吡啶的SERS化学增强效应

基于密度泛函理论计算和拉曼光谱理论分析,我们研究了对巯基吡啶(4MPY)分子的拉曼光谱和其在银上的表面增强拉曼光谱(SERS),并进一步探讨了SERS与界面吸附结构、异构化、质子化和氢键作用以及低能激发态的关系。首先,我们对两种分子异构体的相对稳定性和拉曼光谱进行了理论分析。在此基础上,进而研究了该分子与不同银簇作用时的拉曼光谱,结果表明,4MPY以巯基硫与银簇作用形成强的Ag―S键,导致拉曼光谱的线型不依赖于所选银簇的大小。接着我们考虑了吡啶氮端作用的两种情况。(1)当4MPY-银簇复合物同时以吡啶氮与水簇或水合质子簇形成氢键时,结果表明吡啶环的部分振动频率随氢键和质子化发生蓝移。(2)当考虑吡啶氮与银簇作用时,吡啶环三角畸变振动发生蓝移。上述情况不仅解释了实验观测的振动频率变化,而且表明了化学环境改变对相对拉曼强度的影响。最后,我们计算了当对巯基吡啶分子以单端或双端与银簇作用,在考虑激发光与低能激发态的能量匹配时,拉曼光谱强度与低能激发态的关系。计算结果表明,在双端吸附构型下,与吡啶氮成键的银簇受激发产生电荷转移态,不仅导致吡啶环v_(12)、v_1和v_(8a)振动的拉曼信号增强,而且选择性地增强吡啶环C―H面内对称弯曲振动v9a的拉曼信号。     

苯硫酚及其衍生物在银电极表面的吸附取向

采用表面增强拉曼光谱技术研究了苯硫酚及其功能衍生物，对巯基苯胺和对苯硫酚在粗糙银电极上的吸附取向特征。结果表明：虽然3种分子的结构类似，但对位取代基直接影响各分子在电极上的吸附取向。3种分子都通过硫原子与银电极形成S-Ag键吸附在电极表面。苯硫酚采用倾斜的方式吸附，使得苯环与基底间表现一定程度的相互作用；吸附的对巯基苯胺则因质子化氨基间的静电相互作用而完全垂直于电极表面；而对苯硫酚则采用平躺于电极表面的方式吸附，致使苯环π体系与基底银之间具有较强的相互作用。     

Au@Ag纳米粒子在农药SERS光谱分析中的应用

随着现代农业的发展,多种农药被广泛应用于农田,果园和温室等场所.由于大多数农药对生态环境、动物和人类健康都有害,因此建立快速、灵敏和实时检测环境与食品中农药含量的技术显得越来越重要.本文论述了用作表面增强拉曼散射(SERS)光谱基底的金核银壳纳米粒子(Au@AgNPs)的制备方法,以及将其用于苹果表面农药百草枯Para...     

酸性染料在银溶胶上吸附状态的表面增强拉曼光谱研究

表面增强拉曼光谱技术 (SERS)能从分子水平上直接提供表面分子结构和动态过程等重要信息 ,被广泛地用于各种物质在金、银、铜等贵金属表面的吸附机理研究 ;本文通过对不同浓度的酸性黑和酸性红在银溶胶上的表面增强拉曼光谱的研究 ,探讨了浓度对其在银溶胶表面吸附状态的影响 ;结果表明 ,酸性黑和酸性红均为5×10-4 mol/L时 ,在银溶胶表面上发生吸附状态改变 ,并形成一个满单分子层 ,表面拉曼信号最强。     

巢状微结构银粒子的制备、形成机理及表面增强拉曼光谱研究

通过选择沉积电位、温度、电解液浓度等条件,调控银粒子的成核和生长速度,调控晶面的择优取向,诱导枝状生长,从而制得巢状微结构银粒子,并对其生长机理进行了研究.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射光谱(XRD)对巢状微结构银粒子形貌和结构进行表征.以罗丹明6G为探针分子,研究了巢状微结构银粒子的表面增强拉曼光谱(SERS),并与无孔银粒子对照.结果表明:巢状微结构银粒子的SERS较无孔银粒子有明显增强,拉曼增强因子达到1.7×106.     

利用去湿现象制备具有SERS活性的银纳米粒子图案

构建了具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的二维有序环状与盘状的银纳米粒子结构, 利用CTAB包覆银纳米粒子的氯仿溶液直接在图案化的金基底上进行去湿, 当改变银纳米粒子的浓度时可以得到不同的图案. 利用原子力显微镜(AFM)对其结构进行了表征, 以4-巯基吡啶作为探针分子, 采用表面增强拉曼成像技术研究了这种基底的SERS活性, 这将为SERS的研究开拓新的领域.     

黄曲霉素B_2分子吸附在银团簇的表面增强拉曼散射机理

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,6-311G(d,p)(C,H,O)/LANL2DZ(Ag)基组,计算了黄曲霉素B2(AFB2)分子吸附在Ag2团簇的表面增强拉曼散射(SERS)光谱和预共振拉曼光谱,并与实验结果比较.结果显示:AFB2分子在基态Ag2团簇表面吸附时,增强因子最大达到102,对应吡喃(pyrane)环C=O伸缩振动,主要是由AFB2分子周围化学环境改变而引起的基态静极化率改变导致的化学增强.不同激发波长下的AFB2分子预共振拉曼光谱的增强强度不同:电荷转移态激发波长为1144和544 nm时拉曼信号增强了102倍,而选择电荷转移预共振波长432和410 nm作为入射光时,其拉曼信号增强了104倍,增强机理为银团簇和黄曲霉素分子之间的电荷转移共振增强.因此通过改变入射光波长,选择电荷转移共振激发波长,更有利于强致癌物AFB2分子的痕量检测.     

负载纳米银复合微球制备及其催化性能

以具有温度和pH双重敏感性能的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚丙烯酸(AA) P(NIPAM-co-AA)高分子微凝胶为模板, 以乙醇为还原剂, 原位还原得到负载纳米银的微米尺度Ag/P(NIPAM-co-AA)复合微凝胶材料. 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等对复合材料的形貌、组成和催化性能进行表征. 研究结果表明, Ag/P(NIPAM-co-AA)复合微球具有均一的表面结构, 微凝胶的限域作用显著提高了纳米银的分散性和稳定性. 另外, Ag/P(NIPAM-co-AA)复合微球对对硝基苯酚(4-NP)的还原具有较好的催化活性, 且其催化活性与微凝胶网络结构的溶胀、收缩行为有一定关系, 即模板微凝胶的温敏特性可以实现对对硝基苯酚催化反应活性的调控作用.     

Adsorption Behaviors of 4-Mercaptobenzoic Acid on Silver and Gold Films

The adsorption behaviors of 4-mercaptobenzoic acid on silver and gold nanoparticles were studied by surface-enhanced Raman scattering (SERS) and density functional theory. The silver and gold films by electrodeposition have the same excellent characteristics as SERS-active substrates. At the same, the SERS spectra indicate that 4-mercaptobenzoic acid molecules are adsorbed on the surfaces of gold nanoparticles through the S atom, and that the carboxyl group is far away from surface of gold nanoparticles, and that there is a certain angle between the plane of benzene ring and gold film. However, 4-mercaptobenzoic acid molecules are adsorbed on the surfaces of silver nanoparticles through the carboxyl group, and the S atom is far away from surface of silver nanoparticles, and there is also a certain angle between the plane of benzene ring and the surface of silver nanoparticles. Here it is demonstrated the calculated Raman frequencies are in good agreement with experimental values, and the calculated Raman frequencies are also helpful to infer the adsorption behaviors of 4-mercaptobenzoic acid molecules.     

黄曲霉素B2分子吸附在银团簇的表面增强拉曼散射机理

采用密度泛函理论（DFT）B3LYP方法,6-311G（d,p）（C,H,O）/LANL2DZ（Ag）基组,计算了黄曲霉素B₂（AFB₂）分子吸附在Ag₂团簇的表面增强拉曼散射（SERS）光谱和预共振拉曼光谱,并与实验结果比较. 结果显示：AFB₂分子在基态Ag₂团簇表面吸附时,增强因子最大达到10²,对应吡喃（pyrane）环C=O伸缩振动,主要是由AFB₂分子周围化学环境改变而引起的基态静极化率改变导致的化学增强. 不同激发波长下的AFB₂分子预共振拉曼光谱的增强强度不同：电荷转移态激发波长为1144 和544 nm时拉曼信号增强了10²倍,而选择电荷转移预共振波长432和410 nm作为入射光时,其拉曼信号增强了10⁴倍,增强机理为银团簇和黄曲霉素分子之间的电荷转移共振增强. 因此通过改变入射光波长,选择电荷转移共振激发波长,更有利于强致癌物AFB₂分子的痕量检测.     

Ag4Fe（CN）6溶胶表面对PABA分子增强机制及吸附态的探讨

通过向对氨基苯甲酸（ＰＡＢＡ）－Ａｇ_４Ｆｅ（ＣＮ）_６溶胶体系分别滴加少量Ｋ_４Ｆｅ（ＣＮ）_６、Ｋ_３Ｆｅ（ＣＮ）_６、Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ_２、ＮａＣｌ和ＮａＮＯ_３水溶液，以及改变体系ｐＨ值对ＰＡＢＡＳＥＲＳ谱带影响的观测，探讨Ａｇ_４Ｆｅ（ＣＮ）_６溶胶体系对ＰＡＢＡ分子的增强机制及在胶体表面受到极大增强的分子吸附态。     

黄曲霉素B1在银团簇表面吸附的表面增强拉曼光谱

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法和6-311g(d, p)(C, H, O)/LanL2DZ(Ag)基组, 优化得到黄曲霉素分子AFB₁与Ag小团簇形成的复合物AFB₁-Ag_n (n=2, 4, 6)的稳定结构, 并计算了三种复合物的表面增强拉曼光谱(SERS)和预共振拉曼光谱(SERRS), 与实验结果相一致. 计算结果显示: 三种复合物表面增强拉曼光谱中C＝O伸缩振动模的增强因子约为10²-10³, 是由于极化率改变引起的静化学增强. 根据含时密度泛函理论(TDDFT)方法计算得到的吸收光谱, 分别选择407.5、446.2和411.2 nm作为入射光, 计算三种复合物的共振拉曼光谱, 发现在SERRS光谱中, Ag―O伸缩振动的增强因子达到10⁴量级, 主要是由电荷转移产生的共振增强引起的.     

密度泛函理论研究黄曲霉素B1的表面增强拉曼散射效应

用密度泛函理论B3LYP方法和6—311G（d,p）／Lan12DZ优化得到黄曲霉素B1（AFBI）分子及其复合物AFB1-Ag的稳定结构,并计算了复合物的表面增强拉曼光谱和预共振拉曼光谱．结果表明,AFB1分子的拉曼光谱很大程度依赖于吸附位点以及入射光的激发波长．与分子的常规拉曼光谱相比,复合物表面增强拉曼光谱中C=O伸缩振动模的增强因子约为10^2—10^3,是由于复合物的极化率增强而导致的静态化学增强,并分析了振动模式的振动方向与其拉曼强度的关系．选择复合物最大吸收峰附近激发光266和482nm以及远离共振吸收波长785和1064nm作为入射光,计算得到不同入射光激发下复合物的预共振拉曼光谱．结果表明其增强因子最大达N100量级,主要是由电荷转移产生的共振增强引起的．     

顺式效应的起源: 双取代乙烯衍生物的密度泛函理论研究

一般情况下双取代乙烯衍生物的反式构象要比顺式构象稳定. 但是例外也存在, 例如1,2-二氟乙烯和1,2-二氯乙烯. 这种双取代乙烯衍生物顺式构象的超常稳定性被称之为顺式效应. 该效应的起源和本质目前仍没有定论. 本文以12 个体系(XHC=CHY (X, Y=F, Cl, Br, CN, CH₃, C₂H₆, OCH₃))为例, 对顺式效应的有效性、起源和本质进行系统的密度泛函理论研究, 其中9个体系存在顺式效应, 另外3个为正常体系没有该效应. 采用一系列泛函和基组研究其有效性, 并运用四种分析手段, 如自然键轨道(NBO)、能量分量分析(EDA)、密度泛函活性理论(DFRT)和非共价相互作用(NCI)分析, 剖析该效应的起源和本质. 发现在顺式构象的两个取代基之间存在一种微弱的非共价相互吸引作用. 能量分析表明, 静电效应、立体效应等对顺式效应的存在都起着重要作用, 但是它们均不能单独用来解释顺式效应的起源. 也就是说顺式效应没有一个简单的起源, 它是多种作用合力的结果. 本文采用双变量解释得到比较合理的相关回归系数R²=0.86-0.87,较好地解释了顺式效应的本质和起源.