單晶電極/非水體系界面的現場表面增強拉曼光譜研究

《單晶電極/非水體系界面的現場表面增強拉曼光譜研究》是依託蘇州大學，由徐敏敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：單晶電極/非水體系界面的現場表面增強拉曼光譜研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐敏敏
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

非水溶劑/金屬單晶界面結構的研究對於相關模型的建立，及從晶面結構層次探索表面吸附過程和反應活性等具有重要的理論意義和套用價值。本項目擬採用電化學結合殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜（SHINERS）技術，通過構建非水體系電化學光譜聯用研究平台，結合以模型分子和在單晶表面具有電催化反應活性的功能分子為探針，現場研究單晶金屬電極/非水溶劑界面上的電化學行為。考察晶面結構、非水溶劑種類和電極電位等影響，提出單晶電極表面上的增強拉曼光譜選律，建立非水體系金屬單晶的電化學界面結構模型，探索非水體系中單晶金屬表面反應機理，並將電極界面功能分子反應活性與單晶的結構進行有效關聯，為非水體系中界面反應的理論研究和實際套用提供有力的實驗依據，將SHINERS技術發展為研究非水體系中金屬單晶電極表面過程的高靈敏度方法之一。

結題摘要

非水溶劑/單晶電極體系的構建及界面研究對於從晶面結構層次認識表面吸附過程和反應性能等具有重要的理論意義和套用價值。本項目採用電化學結合殼層隔絕納米粒子增強拉曼光譜（SHINERS）技術，通過最佳化拉曼散射增強體（SHINs），加工密封電解池，研究了甲醇、乙腈體系中，多種含碳碳三鍵、碳氮三鍵分子在多晶和單晶表面上的吸附及反應。具體內容如下：（1）建立了新型SHINs粒子的最佳化合成技術，改進了傳統SHINs粒子合成方法，豐富了SHINs粒子的類型。（2）研究了SHINs粒子在二維平面上的鋪展方式，發展了液液兩相成膜法鋪展SHINs粒子的新方法，獲得信號均勻性良好的增強基底表面。（3）加工適用於非水體系/單晶電極研究的密封電解池，構建檢測體系。（4）研究了4-乙炔基苯胺、1,4-二乙炔基苯在多晶Au和Au(111)界面的電化學行為，研究發現，炔基類分子在多晶上吸附方式較為複雜，表面有配合物生成，在質子化的溶劑中，極端負電位下多晶表面能發生表面等離激元催化反應。在Au(111) 界面分子三鍵被打開，以兩個碳原子共同作用方式吸附。（5）研究了4-乙炔基硝基苯在多晶Au和Au(111)界面的電化學行為，結果表明，偶氮化反應的發生不依賴於介質和界面結構，與其無關；偶氮化合物以及硝基基團的還原與介質和界面結構均有關，必須在質子化的溶劑及多晶界面才能發生。（6）研究了4-氰基吡啶在多晶Pt和Pt(100)界面的電化學行為，結果表明，多晶Pt表面分子以吡啶環上的氮原子，採用傾斜的方式吸附在電極表面。而單晶表面，4-氰基吡啶吸附較弱，單晶表面受電位調製的影響程度小於多晶表面。 本項目拓寬了SHINERS這一新興技術的研究範圍，首次在有機溶劑/單晶電極體系中為三鍵類分子解析光譜規律，提供吸附構型的實驗依據，從吸附分子、界面結構、分子的介質環境等方面對分子的吸附及界面電化學反應做了積極的探索。將SHINERS技術發展為研究非水體系中金屬單晶電極表面吸附及反應的高靈敏度方法之一。