钴的表面增强拉曼散射中的电磁增强因子计算

本文初步探讨了钴电极的表面增强拉曼散射机理。采用二维阵列理论模型在 0 .5～ 4.0eV的光子能量范围对钴纳米椭球阵列的表面增强拉曼散射 (SERS)现象进行了理论分析。有关计算表明 ,经过合适的表面粗糙化的钴金属电极能产生较弱的表面增强效应 (SERS增强因子约 1 0 2 ～ 1 0 4 ) ,制备出具有高纵横比的纳米粒子阵列是得到钴体系较大的SERS增强因子的关键     

溶液pH对羟基苯硫酚同分异构体脱羟基反应影响的SERS研究

金属纳米结构因表面等离激元(SPR)而产生光学增强和催化效应已成为表面科学研究热点之一。SPR和电化学联用可以诱导催化一些非常规反应,并且不同pH值电解质溶液可改变表面吸附分子的存在形式,影响SPR光催化反应。以羟基苯硫酚的同分异构体为探针,采用电化学表面增强拉曼光谱(SERS)研究了取代基羟基位置、溶液pH值等对其在银电极表面吸附和SPR催化反应行为。结果表明,不同羟基取代基位置的羟基苯硫酚SPR催化脱羟基反应对溶液pH值的敏感程度不同,邻羟基苯硫酚(OHTP)的C—O键谱峰强度的变化与溶液pH值相关,其O端更易与金属作用而吸附在表面,且随pH增大而增强。对羟基苯硫酚(PHTP)在碱性条件下被完全抑制的脱羟基反应在间羟基苯硫酚(MHTP)和OHTP中均可发生。MHTP在中性(pH 7)溶液中SPR催化脱羟基反应效率最高,约为酸性(pH 2)的1.36倍,碱性(pH 12)的2.70倍。OHTP在碱性(pH 12)溶液中SPR催化脱羟基反应效率最高,约为酸性(pH 2)的13.71倍,中性(pH 7)的4.95倍。SPR催化脱羟基主要源于非去质子化条件以及形成Ag—O键这两种途径。酸性条件下MHTP及OHTP的脱羟基反应主要是未去质子化的羟基反应,碱性条件主要因去质子化后形成Ag—O键所致。中性条件下,两种贡献同时发生。对MHTP而言,由于位阻效应仅部分分子去质子化后形成Ag—O键而促进SPR催化脱羟基,因此pH 7溶液中两种效应的同时作用导致催化效率最高。对于OHTP分子,去质子化状态的O端更易与电极表面发生作用,且pH升高羟基呈现的去质子化程度更加彻底,更有利于发生脱羟基反应,在pH 12溶液中脱羟基反应主要由于形成Ag—O键,其效率亦最高。同分异构体结构以及介质酸碱度对SPR催化脱羟基反应的研究对于拓宽SPR催化反应类型及从分子水平解析其机理具有重要意义。     

基于表面增强拉曼光谱快速检测纺织品禁用染料

基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术, 发展了一种纺织品中染料定性检测的快速方法. 以国家明确禁止使用的致癌染料碱性红9(Basic red 9)和分散黄23(Disperse yellow 23)为模型分子, 利用一步法快速制备的银纳米粒子为SERS基底并进行优化. 通过在纺织品表面直接滴加银纳米粒子的方法实现了纺织品中染料的快速SERS鉴别. 研究结果表明, 该方法不需要复杂的样品前处理过程, 能够直接实现纺织品中染料的快速定性, 且灵敏度高, 对纺织品上两种禁用染料碱性红9和分散黄23的检测限分别为0.16和0.24 mg/kg, 超出了国家标准的要求, 有望成为一种实用的纺织品安全性评估技术.     

异烟酸在碱性溶液中金电极上的现场表面增强振动光谱研究

应用表面增强红外吸收光谱法、循环伏安法和微分电容法研究了0.1 mol•L^－1 KClO₄和0.1 mol•L^－1 KCl碱性化溶液(pH 10)中, 异烟酸(INA)在Au电极表面的吸附取向和结构. 结果表明: －0.5～0.2 V (vs. SCE)间INA阴离子(INA^－)通过其羧酸根上的两个氧原子垂直吸附在Au电极表面; 特性吸附Cl^－对上述吸附结构无实质影响. 进一步的表面增强拉曼光谱的测试表明即使在－0.8～－0.5 V, 极少量吸附的INA^－很可能仍维持上述基本构型.     

金纳米粒子单层膜表面SPR催化反应的原位SERS研究

表面增强拉曼散射（SERS）基底的活性和均匀性是其SERS应用研究的关键,通过气-液两相界面自发组装的方式及控制组装的时间可制备致密性不同的金纳米粒子单层膜（Au MLF）.由于疏松和致密基底表面的LSPR产生的方式和强度不同导致SERS增强效应和均匀性两者无法同时兼顾,通常得到局域表面等离激元共振（SERS）增强性能及表面等离激元共振（SPR）催化性能优异但均匀性欠佳的疏松基底,或SERS增强性能与SPR催化性能中等但均匀性优越的致密基底.研究表明SERS增强效应的提高与粒子密度增加和“热点”活性增加有关,而SPR催化转化率仅与“热点”活性有关.本文以致密的Au MLF为基底,以对巯基苯胺（PATP）和对巯基苯甲酸（MBA）为探针分子系统研究了激光功率对SPR催化反应效率的影响,研究发现激光功率提高可显著提升PATP偶联反应及MBA脱羧反应的转化率.同时发现后者脱羧反应的速率与激光功率平方的倒数成线性关系,为相关表面过程的动力学参数测定提供了新的途径.     

Cu2O-Au复合结构的制备及其在SERS中的应用

表面等离激元催化反应为表面过程的拓展提供了一条新的途径,但在单一贵金属表面的反应效率往往较低,因此发展符合纳米结构已经成为该领域的研究热点。通过合成八面体的氧化亚铜(Cu₂O),并引入高均匀性和高SERS活性的金纳米粒子单层膜(Au MLF),将两者完全结合,构建了Cu₂O-Au复合异质结SERS基底。以对硝基苯硫酚(PNTP)为探针,通过表面增强拉曼光谱(SERS)研究了Cu₂O-Au表面等离激元驱动的偶联反应。结果表明,Cu₂O与Au MLF的复合,其SERS性能及催化活性都得到了较大的提升,为发展高性能的新型复合纳米结构提供了实验基础。     

水/甲苯界面制备均匀可循环SERS基底

采用在沸水浴中还原硅酸钠的方法制备壳层约4nm的Au@SiO2核壳纳米粒子,利用水/ 甲苯两相界面诱捕出其单粒子层膜并将这层膜转移到Si片上.作为对比,采用化学方法自组装Au@SiO2膜至ITO玻璃表面. 以1,4-对苯二硫作为探针分子考察了它们的SERS活性以及可循环使用性能. 研究结果表明,Au@SiO2核壳粒子可避免待测分子与基底直接接触,NaBH4溶液可作为基底循环的洗涤剂,经化学组装的基底的可循环性能较差,每次洗涤SERS效应均有一定程度降低,而两相界面形成的单粒子致密膜的SERS效应稳定性较好,其循环性能较高,即使洗涤10次后,SERS效应仍未明显降低,此膜可作为循环使用的SERS基底.     

Au-Ag合金纳米粒子制备及其表面增强拉曼光谱研究

首先采用柠檬酸钠法制得Au-Ag合金纳米种子, 然后采用盐酸羟胺生长法得到不同组成的Au-Ag合金纳米粒子. 在其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Au-Ag合金纳米粒子已经形成. TEM结果表明, 合金纳米粒子的粒径约为60 nm, 且颜色均一, 没有明显的核壳结构. 用苯硫酚(TP)作为探针分子研究了合金纳米粒子的表面增强拉曼光谱(SERS). 结果表明, SERS强度与合金纳米粒子的组成和尺寸有关. 当纳米粒子粒径一定时, 除Au25Ag75外, 随着金的增加SERS强度增强. Au25Ag75的粒径比Ag小, 导致SERS强度比Ag低. Au50Ag50和Au75Ag25加入TP分子后, 其聚集方式与Au相似, 等离子体共振峰逐渐靠近1064 nm, 金含量较高时, TP的SERS归于聚集体的等离子体共振增强的贡献.     

铬酸根离子的SERS检测及磁分离研究

介绍了一种基于表面增强拉曼光谱技术(SERS)的简单快速检测低浓度铬酸根离子的方法. 通过介质中水与铬酸根离子以及修饰在金基底和金纳米粒子表面的羧酸根形成氢键而构建“巯基苯甲酸-金基底/铬酸根-水/巯基苯甲酸-金纳米粒子”三明治结构. 通过检测标记分子的SERS信号判断溶液中是否存在铬酸根离子. 研究表明标记分子的SERS强度与铬酸根离子的浓度有关, 随浓度增加SERS强度呈非线性增强, 在10^－9 mol/L出现转折点. 利用以上三明治结构, 通过引入功能化的Fe₂O₃@Au核壳磁性纳米粒子, 利用外加磁场可富集分离溶液中的铬酸根离子, 经SERS 检测表明10^－5 mol/L的铬酸根离子磁分离后其浓度降低了约4～6个数量级.     

铁氧化物/金磁性核壳纳米粒子的制备及其富集与SERS研究

本文用种子生长法制备铁氧化物/金磁性核壳纳米粒子, 并利用SERS对其磁场靶向性进行了检测.