過(guò)渡金屬電極-溶液界面水分子的表面增強(qiáng)拉曼光譜研究.pdf

1、界面水的取向和構(gòu)型在許多表面過(guò)程中都發(fā)揮關(guān)鍵的作用，并深刻影響各種界面的結(jié)構(gòu)和功能，由此而長(zhǎng)期成為表面科學(xué)、生物、化學(xué)和地質(zhì)等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)性課題。為了深入認(rèn)知水在固／液界面的結(jié)構(gòu)和行為，人們發(fā)展了各種原位和非原位的譜學(xué)技術(shù)，但是由于數(shù)量巨大體相(約55摩爾)的信號(hào)干擾，難以抽提出微弱的界面水信號(hào)，迄今所獲得的信息尚十分有限。由于水分子的拉曼散射截面很小，常規(guī)拉曼光譜技術(shù)無(wú)法獲得固／液體系的界面水的信息。表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)由于

2、具有檢測(cè)表面分子的超高靈敏度而具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。但是，人們迄今僅在具有高SERS活性的金，銀、銅電極體系獲得水的SELLS信號(hào)，并且難度很大，進(jìn)展有限。因此，在更具應(yīng)用背景的各種過(guò)渡金屬(Ⅷ B族元素)的電極表面獲得SERS信號(hào)，是一個(gè)具有重要科學(xué)意義的挑戰(zhàn)性課題，也是本論文工作的主攻方向。 由于無(wú)法在具有弱SERS活性的鉑族金屬上獲得水的SERS信號(hào)，我們采用了“借力”的策略，即在高SERS活性的金納米粒子表面沉積一層極薄的過(guò)渡金

3、屬層，試圖借助于金核的電磁場(chǎng)增強(qiáng)的長(zhǎng)程作用，以獲得鉑和鈀表面水的SERS。 本論文研究的主要內(nèi)容包括：(1)通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)儀器條件(特別是光譜儀的收集效率)，提高了實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)靈敏度；設(shè)計(jì)和采用立式電解池和薄層溶液技術(shù)，將研究的電位范圍拓寬到有強(qiáng)烈氫析出的反應(yīng)電位區(qū)間；(2)合成核殼結(jié)構(gòu)納米粒子，在金核表面無(wú)針孔沉積包裹極薄的鉑或鈀金屬原子殼層，成功地在過(guò)渡金屬電極表面得到了水的SERS信號(hào)，并探討了有關(guān)電磁場(chǎng)增強(qiáng)機(jī)理。(3)為了全