银/金刚石微粉复合材料对硝酸盐红外吸收特性的影响

中国海洋环境的污染日趋严重,其中大部分是由无机氮和磷酸盐导致。有效快速的监测海洋营养盐,尤其是硝酸盐,已成为一个显要的问题。传统的检测方法主要是利用化学分析法,更适合实验室测试之用。红外吸收光谱对海洋营养盐的实时监测具有重要意义,能够弥补传统方法的不足,并具有快速、同步监测多种营养盐等优点。但海水中的营养盐浓度极低,使得红外光谱检测极限难以满足要求。纳米材料能产生表面增强红外吸收(SEIRA)效应,利用此效应,使红外光谱检测海洋营养盐技术成为可能,优点得以发挥。纳米银(Ag)具有显著的表面等离子体共振效应,可以帮助实现SEIRA。金刚石具有过强的抗腐蚀性和其他特殊的性能,如高硬度和高光透射率,是理想的红外窗口材料。具体来说,利用热分解硝酸银的方法在硅基底(Si substrate)上制备了银/金刚石微粉(Ag/DP)复合材料,研究了银与金刚石微粉的不同比例对NaNO₃(一种主要海洋营养盐)的水溶液红外吸收的影响。结果表明,Ag/DP复合材料使NO-₃的两种反对称伸缩振动ν_high和ν_low的红外吸收有较大幅度提高;银与金刚石微粉比例为2∶1时,硝酸钠水溶液的红外吸收增强效果最佳。该实验结果将对海洋营养盐进行实时、长期、连续的检测提供重要信息,为海洋灾害预防、海洋环境污染治理等海洋领域提供有力的数据支持。     

光子晶体对硝酸钠红外吸收特性的影响

制备了周期为10 μm、孔径7.8 μm左右的二维金属镍(Ni)光子晶体(正方形晶格),并通过电镀方法增加Ni膜的厚度至约3 μm,考察了光子晶体的红外特性及其对水溶液中硝酸根(NO-₃)红外吸收特性的影响。实验结果表明,当光垂直入射光子晶体时,在1 450 cm-1附近出现透射峰,该透射峰正好处于水溶液中NO-₃的反对称伸缩振动频率范围(1 300~1 500 cm-1);经过光子晶体对红外光的调制,1 300~1 500 cm-1处的红外光透射率与NO-₃的反对称伸缩振动的红外吸收强度变化趋势基本一致,表明光子晶体对红外光强度的调制可以改变水溶液中NO-₃的红外吸收强度。