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题目:阴离子对表面增强Raman散射的影响及化学刻蚀银片SERS衬底研究

关键词:阴离子,SERS“活位”,添加顺序,化学蚀刻银片

  摘要

  本篇论文旨在通过阴离子对表面增强Raman散射(即SERS)影响的研究,对其机理做了进一步探讨。实验中所使用的样品碱性品红、维酶素的SERS谱,为利用SERS手段分析生物色素与药品的成分及组成结构提供了某些信息。同时,本文还首次对化学刻蚀银片衬底的SERS活性随光照时间的延长而发生的变化作了分析研究,深化了我们对化学刻蚀银片SERS活性衬底的认识,且为进一步研究表面分子的脱附与吸附动力学及表面结构提供可能的定量化研究。   本文第二章为阴离子对表面增强Raman散射的影响及激励重探。通过银胶与银片SERS活性衬底系统中碱性品红和维酶素的SERS信号对比,以及扫描电镜对银片系统地观察分析,对引力子(Clˉ-,Brˉ(-1),OHˉ(-1)等)对表面增强Raman散射的影响及其机理做了探讨。发现碱性品红与维酶素无论吸附在银胶或银片衬底上,阴离子地加入都使其SERS信号有二至三倍的增强。而扫描电镜分析结果表明阴离子加入后并为使银片表面“cluster”发生形貌的变化。我们认为阴离子加入后引起银胶凝聚并不是使SERS信号进一步增强的主要原因。阴离子加入使SERS增强的根本原因在于阴离子促使表面活化,与银表面相互作用形成Ag-Xˉ(-1)络合物,从而固定表面SERS“活位”,属于化学增强效应。   本文第三章是阴离子添加魂需对表面增强Raman散射的影响的研究。我们首次在银胶与维酶素的SERS系统中发现阴离子Clˉ(-1)和OHˉ(-1)的加入使其SERS强度进一步增强,其增强程度与Clˉ(-1)和OHˉ(-1)的添加顺序有关。实验结果表明先加入Clˉ(-1)后加入OHˉ(-1)对其SERS增强很小;反之则使维酶素SERS有二倍以上的明显增强。分析认为这主要是由于Clˉ(-1)与OHˉ(-1)在表面的磁浮能力不同,于表面相互作用后形成SERS“活位”的数目亦不相同。同时还说明促使比哦阿面活化是阴离子对SERS影响的主要原因。   文中第四章为化学刻蚀银片SERS衬底的活性随连续光照的变化研究。结果表明银片与碱性品红体系的整体SERS强度随连续光照成较为平缓的下降趋势。碱性品红的1331cmˉ(-1)于1550cmˉ(-1)SERS峰的相对强度随连续光照发生反转,相对反转速率与其整体SERS的下降情况有类似的变化趋势,即在实验开始的前11分钟左右区县下降较为明显,而在中间一段时间内变化缓慢,之后又呈现一个较快的下降趋势,最终达到文态。我们认为两个较快的下降趋势分别对应过程的两个量子状态:一开始碱性品红分子在银片表面的吸附与脱附竞争使得吸附在银表面的分子有一量子态,一旦达到该量子态,系统整体SERS强度出现第一个迅速下降过程;另外连续光照对银片表面原字尺度微观粗糙度具有破坏作用,使银片存在一表面量子态,一旦达到该量子态,其SERS强度又出现第二个快速下降过程。   同时我们还发现Clˉ(-1)的加入对碱性品红SERS强度的影响与银片的光照历史有关。首场时间光照的银片其SERS强度已下降到文态,不改变任何条件下Clˉ-的加入对其SERS强度无甚影响,立即更换新的银片寿光点则观察到显著的增强。这主要是因为受长时间光照的银片,其表面微观粗糙度一遭破坏,Clˉ(-1)加入后难以促使表面“活化”,使其SERS强度几乎没有变化。另外我们还发现银片所户的样品环境变化对其SERS信号亦有影响,受长寒光照的银片,闭塞池内样品液的抽取与重新添入都使其SERS信号急骤变化,这主要是因为样品环境的改变会破坏分子在银表面的脱附与吸附平衡态。