分子与金属间作用的振动光谱研究 ——分子在铂族金属上吸附与反应的表面增强拉曼光谱和分子与金属间电荷传递的超快红外光谱

论文摘要

表面增强拉曼光谱（SERS）经过约三十年的发展,已成为研究界面电化学体系的重要谱学技术。但是,迄今已研究体系大部分局限在金、银、铜等币族金属和一些典型的SERS探针分子,且有关表面增强拉曼散射（SERS）的电荷传递机理仍很不清楚。为了将SERS发展为广泛通用的谱学技术,需要克服和解决以上问题。为此,本论文工作主要分为如下两方面:一.拓宽SERS研究体系。苯、甲苯和乙炔等分子因倾向于在过渡金属电极表面平躺吸附而导致其SERS信号微弱,故有关研究极其有限。通过优化拉曼谱仪的灵敏度和电极表面的粗糙方法,成功地获得这些分子在铂、钌、铑、钯金属上的SERS信号,较系统地研究了它们的电化学吸附行为,从分子水平和电子结构层次上探讨苯与卤素离子的化学或物理共吸附行为以及乙炔的电化学聚合反应。二.探索有关电荷传递机理。主要利用超快红外（fs-IR）光谱的飞秒时间分辨能力,初步研究了有关分子和金属间的电荷和能量传递。选择的体系为染料分子ReC0所修饰的金纳米粒子（Au NPs）,通过不同链长的硫醇作为桥链以调节分子和Au NPs间距。结果表明,当ReC0分子通过共轭苯环修饰到Au NPs表面时,分子和金属间可能存在着与SERS相关的电荷传递过程。当ReC0分子通过非共轭烷基链修饰到Au NPs表面时,分子和Au NPs间的电荷和能量传递速率随着链的增长而延长,并通过研究同样桥链结构的C343分子修饰的Au NPs的不同荧光寿命给予进一步验证。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• §1-1 前言
• §1-2 拉曼散射及表面增强拉曼光谱
• §1-3 超快红外光谱和超快拉曼光谱
• §1-4 纳秒荧光光谱
• §1-5 和频技术
• §1-6 本论文的研究目的及主要内容
• 第二章 实验
• §2-1 药品
• §2-2 电极的制备、处理和原位拉曼电解池
• §2-3 流动变温拉曼实验的电解池设计初探
• §2-4 电化学超快红外实验的电解池设计初探
• §2-5 仪器
• 第三章 表面增强拉曼光谱研究模型分子在铂族金属电极上的吸附与反应
• §3-1 前言
• §3-2 SERS 研究苯在铂族金属电极表面的吸附行为
• §3-2-1 前言
• §3-2-2 SERS 研究苯在粗糙铂电极上的吸附
• §3-2-3 SERS 研究苯在粗糙铑、钌和钯电极上的吸附
• §3-2-4 苯在粗糙钌、铑、钯和铂四种电极上平躺吸附之比较
• §3-2-5 甲苯在铂、铑电极上的吸附行为之比较
• §3-3 SERS 研究苯与其他物种在铂、铑电极上的共吸附行为
• §3-3-1 前言
• §3-3-2 SERS 研究卤素离子对苯在粗糙铂电极上吸附的影响
• §3-3-3 SERS 研究卤素离子对苯在粗糙铑电极上吸附的影响
• §3-3-4 SERS 研究吡啶和 SCN-对苯在粗糙铂电极上吸附的影响
• §3-3-5 SERS 研究吡啶和 SCN-对苯在粗糙铑电极上吸附的影响
• §3-4 SERS 研究乙炔分子在铑和铂电极上的吸附和聚合行为
• §3-4-1 前言
• §3-4-2 乙炔在铑电极上的电化学行为的 SERS 研究
• §3-4-3 乙炔在铂电极上的电化学行为的 SERS 研究
• §3-5 羟基硫醇在金表面自组装及再修饰功能分子的 SERS 表征
• §3-5-1 前言
• §3-5-2 SERS 研究羟基硫醇在金表面自组装及联吡啶环的再修饰
• 第四章 超快红外光谱研究分子与金属间能量传递
• §4-1 前言
• §4-2 羟基硫醇在金表面自组装及再修饰染料分子的谱学表征
• §4-2-1 羟基硫醇在金表面自组装及修饰ReC0 分子的SFG 表征
• §4-2-2 羟基硫醇在金表面自组装修饰及暂态荧光表征
• §4-3 金纳米粒子的合成及其稳态谱学表征
• §4-3-1 前言
• §4-3-2 不同结构 Au NPs 的合成
• §4-3-3 不同结构 Au NPs 的谱学表征
• §4-4 染料分子修饰的金纳米粒子的暂态寿命研究
• §4-4-1 前言
• §4-4-2 SERS 的电荷传递机理之探讨
• §4-4-3 不同链长对 ReC0 分子和 Au NPs 间电荷传递影响之探讨
• §4-4-4 在液相和固相时 Au NPs 的电子态变化之比较
• §4-4-5 C343 修饰的金纳米粒子的荧光寿命之探讨
• 作者攻读博士学位期间发表与交流的主要论文
• 国际与国内发表的正式文章
• 国际与国内会议文章
• 致谢