非水体系的表面增强拉曼光谱研究

本文主要报告了本研究小组自八十年代末至今应用SERS效应对电极/非水溶液界面现象进行研究的一些结果。研究电极从具有强SERS效应的金、银、铜等贵金属,拓宽至铁、镍、铂等过渡金属。借助非水体系SERS的特殊性,我们主要开展了非水体系中溶剂的界面特性、溶质的表面吸附及表面化学反应如C1分子在铂族金属表面的解离反应等研究。此外,对作为非水体系中无法彻底去除的水分子的表面吸附模型也进行了较详细的研究。     

非水体系中金电极表面增强拉曼光谱研究新进展

利用共焦显微拉曼系统,进行了甲醇溶液中硫氰酸根离子（SCN^-）在金电极上吸附行为的表面增强拉曼光谱（SERS）研究,结果表明：SCN^-与电极之间的相互作用非常强烈,在整个研究电位范围内都可以检测到其SERS信号。在－0．1～－0．6V区间内,SCN^-主要是以S端吸附在电极表面：而在－0．7V～－1．2V区间内,SCN^-主要是以N端吸附在电极表面。     

表面增强拉曼光谱在非水体系中的研究进展

本文论述了表面增强拉曼光谱（ＳＥＲＳ）在非水体系中的研究历史、现状及应用前景,系统阐述了非水体系固／液界面结构、无机离子和有机分子的吸附以及非水电极过程方面ＳＥＲＳ技术的研究进展。     

非水体系中C60在银电极上的表面增强拉曼光谱研究

采用表面增强拉曼光谱（SERS）技术研究了乙腈溶液中C60的悬液在银电极表面的光谱特征,得到了银电极表面C60团簇和表面吸附C60分子的光谱信息。结果表明,随着所加电势的改变,C60的SERS谱峰强度和位移皆有所变化。而且由于基底表面电磁场的改变直接影响着C60的分子结构,导致电势正扫和回扫时的还原电位和氧化电位之间出现400mV的滞后现象;由于扬-特勒变形的存在使C60分子的对称性降低,而导致其SERS谱图发生了变化。     

金银复合体系表面增强拉曼光谱分离

采用传统自组装技术在硅片表面进行金银纳米粒子的复合组装.以吡啶为探针分子,利用金银在不同激发光线下增强效应的不同,研究了不同波长的激发光下纯金、银以及复合组装时体系的SERS效应.结果表明在金银同时组装时的增强效应强于金弱于银,同时还通过一系列校正以及差谱方法分离出金银共存时SERS中金的增强效应,并进行了相关分析,结果表明在金银同时组装的复合体系中,金银之间产生一定的耦合作用.     

非水体系中甲酸在铂电极上催化氧化的表面增强拉曼光谱研究

采用共焦显微拉曼系统研究了甲酸在非水体系中的纯多晶铂电极上的表面增强拉曼光谱,实验发现电位较低时甲酸首先在粗糙铂电极表面生成CO中间体,当电位逐渐变正并高于0.1 V时CO开始氧化,但是此时新生成的CO足以弥补其氧化的消耗,表现在Raman强度和一定覆盖度下的耦合作用并没有减少。当电位达到约0.6 V时CO的氧化速度进一步加剧并完全氧化为最终产物CO₂。     

巯基乙胺的表面增强拉曼光谱研究

拉曼光谱用于检测物质。但由于物质的普通拉曼信号较弱,因此在微量检测应用中受到限制。本文通过尝试获得了巯基乙胺(C_2H_7NS)粉末、巯基乙胺在纳米银溶胶中的表面增强,巯基乙胺与纳米银粒子在载玻片上自组装纳米银膜的表面增强等的拉曼光谱。应用紫外-可见吸收光谱仪、电子扫描显微镜、电子透射显微镜来对纳米银胶、纳米银膜进行形貌表征。应用Guassian03软件计算出巯基乙胺的拉曼峰,对实验得到的拉曼峰进行对比和归属。对实验得到的拉曼峰比较,巯基乙胺与纳米银粒子在载玻片上自组装纳米银膜获得的表面增强拉曼光谱较好。通过改变巯基乙胺与纳米银粒子在载玻片上自组装时间长短来对该方法进一步优化。     

腐殖酸表面增强拉曼光谱实验研究

腐殖酸(简称HA)广泛存在于海洋、河流和土壤中,腐殖酸的研究对于土壤和水系的环境监测具有重要意义。采用银溶胶作为活性基底对腐殖酸的表面增强拉曼光谱(SERS)开展了实验研究,研究了激光照射时间、腐殖酸溶液浓度及pH值变化对腐殖酸溶液表面增强拉曼光谱的影响。结果表明,当激光照射20～30min时腐殖酸SERS信号比较理想;利用不同浓度腐殖酸溶液1 379cm-1拉曼谱峰的强度进行定标分析,腐殖酸SERS信号强度与浓度呈很好的线性关系,线性相关系数R2=0.993;pH值变化对腐殖酸溶液SERS光谱有较大影响,在pH 7的时候信号最弱,而在酸性和碱性环境中信号较强。最后本文还利用表面增强拉曼光谱对自来水中的腐殖酸进行了探测,初步证明了表面增强拉曼光谱应用于自然水体中腐殖酸检测的可行性。     

槲皮素的表面增强拉曼光谱研究

本文报告了利用高效薄层色谱（ＴＬＣ）分离技术和表面增强拉曼散射技术（ＳＥＲＳ）的结合，建立了分析中草药有效成分槲皮素的新方法。ＳＥＲＳ结果揭示出，在ＴＬＣ原位约３μｇ样品就可获得槲皮素的主要振动特征谱带。从而阐明了ＴＬＣ—ＳＥＲＳ的有效结合，可对中草药化学成分进行高灵敏度的检测。     

金银合金纳米粒子的合成及其SERS研究

采用柠檬酸三钠作为保护剂,通过水合肼还原的方法合成了不同组成的Au-Ag合金纳米粒子。UV-Vis光谱中只观察到一个位于单金属银和金之间的等离子体共振峰, 表明金银已形成合金。TEM显示合成的粒子非核壳结构,金银分布均匀, 合金粒径在25 nm左右。用吡啶为探针分子研究了合金的表面增强拉曼光谱(SERS), 结果表明吡啶在合金表面表现出了不同于纯金和纯银的行为。     

半胱氨酸在银基底表面吸附机理的拉曼光谱研究

以具有表面增强拉曼散射 (SERS)活性的银镜为基底 ,将半胱氨酸组装到银基底表面 ;主要通过调整氨基酸溶液的pH值控制该组装过程。利用表面增强拉曼散射光谱对半胱氨酸小分子在银基底表面的吸附方式、作用机理进行了详细的探讨和研究。结果表明 ,只有当溶液的pH值接近或高于等电点时 ,半胱氨酸分子才能以 -COO- Ag+形式被有效组装到银基底的表面 ,形成表面带有自由疏基 (-SH)的半胱氨酸单分子膜 ,从而为硒代环糊精以 -S-Se-键形式组装到上述组装体系的表面提供了可能。本文的研究将为利用分子光谱探索含硒酶活性机理和进一步提高酶活性奠定基础。     

Au标蛋白自组装表面增强拉曼光谱的研究

采用免疫Au标技术,用尺寸大约在13 nm的Au胶体颗粒标记了人血清蛋白(Human IgG),然后将Au标蛋白复合体固定在通过三氨基三乙氧基硅烷和戊二醛自组装单膜的Si片上。这种方法在基底表面上不仅牢固地固定了单层Au纳米颗粒标记的蛋白分子复合体而且提高了复合体的表面覆盖度,保持了生物分子的结构。利用原子力显微镜(AFM)观察了Au标蛋白的自组装表面。实验结果表明Au标蛋白在Si片表面聚积形成一定的Au标蛋白分子的复合体“岛状”单层,并且在这些岛状单层上获得了很明显的标记蛋白的表面增强拉曼散射(SERS)信号。文章在Si表面自组装了Au标蛋白分子,获得了较好的蛋白分子的SERS信号,提供了一种研究蛋白分子的SERS活性基底。     

铁电极表面拉曼光谱的初步研究

本文成功地把表面 Raman光谱研究拓宽到重要的过渡金属之一的铁电极上。实验尝试了多种粗糙处理方法 ,如 :化学刻蚀、现场和非现场电化学氧化还原等法对铁电极表面进行处理 ,并首次获得吸附在粗糙铁电极上的吡啶分子的高质量表面拉曼光谱。经过比较发现表面拉曼光谱信噪比的提高与电极表面粗糙度有很大的关系 ,合适的表面粗糙度极有可能诱导出弱的表面增强拉曼散射效应     

Au@SiO_2单层膜间耦合效应的表面增强拉曼光谱研究

借助水/油两相界面自组装形成致密排列且有序稳定的Au@SiO2单层膜,通过膜层层转移到固相基底的方法制备了具有不同纳米粒子层数的SERS基底,成功在同一硅片上制备了六层Au@SiO2纳米粒子膜,研究了不同膜层数与SERS信号的关系,结合SERS成像技术可测定纳米粒子膜在基底上的层数。通过改变探针分子在多层纳米粒子膜上的位置,研究了纳米粒子膜间的耦合增强效应。研究表明,同一层膜表面探针分子的SERS信号分布均匀,随膜层数的增加,SERS信号明显增强,当膜层达到第五层时探针分子的SERS信号最强,之后几乎保持不变,说明SERS信号主要来源于表层的五层纳米粒子膜,位于五层以下纳米粒子对SERS效应并没有贡献。固定探针分子仅吸附于底层纳米粒子表面,当再覆盖一层裸露纳米粒子膜后,SERS信号达到最大,其主要源于热点的增强作用占主导地位,而覆盖至第三层时,SERS信号反而出现微小减弱,这是由于多层的Au@SiO2纳米粒子膜影响了激发光以及信号的传播,但粒子间产生的耦合效应仍对底层的探针分子起增强作用,当覆盖至五层Au@SiO2膜后,探针分子SERS信号完全消失,由此说明纳米粒子单层膜控制在三层以内可有效检测底层及以上所有纳米粒子上吸附分子的SERS信号,该结果为制备理想SERS基底提供了实验依据。     

表面增强拉曼光谱研究硫脲衍生物与ClO_4~-的共吸附行为

表面增强拉曼光谱研究硫脲衍生物与ＣｌＯ－４的共吸附行为顾仁敖１姚建林１袁亚仙１钟起玲２田中群３（１苏州大学化学系苏州２１５００６）（２江西师范化学系南昌３３００２７）（３厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室，化学系厦门３６１００５）Ｓｕｒｆａｃｅ...     

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。     

N-甲基咪唑与2,2'-联吡啶在铜表面共吸附的SERS研究

采用电化学现场表面增强拉曼光谱(SERS)分别研究了非水体系中N-甲基咪唑(NMIM),2,2’-联吡啶(2,2-’bipy)在铜电极表面的吸附行为以及两者的共吸附行为。结果表明在非水体系中,NMIM可在很宽的电位区间内稳定地吸附在金属表面,而2,2-’bipy在一个相对较窄的电位区间内能稳定地吸附在金属表面。当两者共存时存在竞争吸附和共吸附行为,较负的电位下主要以NMIM吸附为主,在略偏负的电位区间内以2,2-’bipy吸附为主,而正电位区间两者在金属表面共吸附,NMIM倾斜吸附在金属表面,而2,2’-bipy以顺式结构垂直吸附在金属表面。