納米顆粒修飾電極體系的表面增強(qiáng)拉曼散射研究.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)技術(shù)是當(dāng)今最靈敏的現(xiàn)場研究表面吸附和界面反應(yīng)的現(xiàn)場譜學(xué)技術(shù)之一，而譜學(xué)電化學(xué)是在分子水平上現(xiàn)場表征和研究電化學(xué)體系的新技術(shù)。SERS不但可鑒定吸附分子，還可通過分析研究體系的SERs光譜與電化學(xué)參數(shù)的關(guān)系對電化學(xué)吸附現(xiàn)象作較深入的描述。研究結(jié)果表明被研究分子的行為隨電位、電解質(zhì)的組成與濃度等因素有關(guān)。并且可較好的說明吸附物種的不同取向結(jié)構(gòu)(平躺、垂直或采用橋式結(jié)構(gòu))作用于表面。 在表面增強(qiáng)拉曼散射(S

2、ERS)研究中，貴金屬Ag納米顆?？梢宰鳛楹芎玫脑鰪?qiáng)基底而被廣泛應(yīng)用。眾所周知，氧化還原法，氣相合成法、溶膠-凝膠法、濺射法和激光燒蝕法等都是常用的納米銀顆粒制備方法，其中以氧化還原法應(yīng)用最為普遍，所獲得的貴金屬納米顆粒是較好的SERs增強(qiáng)基底，另外，激光燒蝕法制備納米顆粒操作簡易性以及其對顆粒生成的時間、均勻性及尺度范圍有較好的控制，而且不引入雜質(zhì)，所以也被廣泛的應(yīng)用于很多領(lǐng)域。 納米顆粒修飾電極由人工設(shè)計制作表面微結(jié)構(gòu)，其變

3、化奧妙無窮，電極有此帶來的奇特效應(yīng)及其潛在的應(yīng)用價值引起了人們廣泛的研究興趣，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米顆粒修飾電極作為納米技術(shù)的一個重要組成部分也在迅速前進(jìn)。 本文分別采用氧化還原法和激光燒蝕法制備了銀納米顆粒，并用其修飾粗糙銀電極，通過特定的方法獲得了一種新的高靈敏度表面增強(qiáng)基底，并通過掃描電鏡表征基底表面形貌。實驗表明這種通過納米銀顆粒修飾的銀電極具有穩(wěn)定的電化學(xué)特性，具有比常規(guī)膠體、粗糙電極體系更強(qiáng)的SERS效應(yīng)，在納米修

4、飾電極方面有一定的突破。本文利用上述獲得的金屬銀納米顆粒修飾電極的高靈敏表面增強(qiáng)效應(yīng)，將其應(yīng)用到分子檢測及電極電位對分子吸附狀態(tài)與表面相互作用影響的研究方面，獲得了哌啶分子在納米銀顆粒修飾電極表面高質(zhì)量的SERS譜，并結(jié)合密度泛函理論(DFT)分析了哌啶在不同SERS基底上的吸附方式；基于修飾電極的高靈敏SERS效應(yīng)，本文進(jìn)一步將其應(yīng)用于單分子檢測的探索，得到了嘧啶系列分子低濃度下高質(zhì)量的SERS譜。 拉曼光譜以光子為探針，是研

5、究表面物理、化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的理想工具。紫外拉曼光譜更是以其靈敏度高、能夠避開熒光干擾以及產(chǎn)生共振拉曼效應(yīng)等優(yōu)勢引起了人們的普遍重視。本文以胸腺嘧啶作為吸附分子，利用高靈敏度的紫外拉曼光譜檢測到粗糙金電極表面高質(zhì)量的表面拉曼信息。研究發(fā)現(xiàn)，紫外光激發(fā)下胸腺嘧啶在金電極上的表面拉曼光譜對電極電位有較強(qiáng)的依賴性，隨電極電位的負(fù)移，表面拉曼譜峰發(fā)生了顯著的變化，并且各個譜峰變化的趨勢并不相同。分析表明，此現(xiàn)象主要是胸腺嘧啶與金原子間的電荷轉(zhuǎn)移效