《離子液體表面電化學的微探針和雷射－拉曼研究新方法》是依託廈門大學，由毛秉偉擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：離子液體表面電化學的微探針和雷射－拉曼研究新方法
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：毛秉偉
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
離子液體提供了一種與水溶液性質完全不同的介質，因而在電化學中有著廣泛的套用。近年來，針對離子液體本身的電化學基本科學問題的研究受到重視，國際上已初步形成了離子液體表面電化學的研究方向。然而，其研究方法仍然單一和匱乏，研究工作的深入開展需要實驗方法上的創新和理論模型的發展。本項目擬在本研究團隊前期研究的基礎上，圍繞離子液體表面電化學體系的表征、表面納米構築和理論模擬為主線，發展以掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡為主的微探針技術和激拉曼光譜技術及其聯用； 以非鹵化鋁類咪唑陽離子和疏水性陰離子構成的離子液體和Au、Pt單晶電極為首選體系，在防水保護環境中，針對金屬－離子液體界面吸附、雙電層結構、電沉積行為等基本科學問題展開多方位、多層次研究，並拓展離子液體在納米電化學中的套用，形成鮮明的特色，有望發現新現象並取得突破，推動離子液體表面電化學的發展。
結題摘要
發展基於SPM和Raman技術研究離子液體電化學界面的方法，針對咪唑型和哌啶或吡咯型離子液體的雙電層結構和性質的共性問題，從空間分辨和能量分辨的角度，在較高的層次上開展細緻的研究，深入揭示離子液體電化學界面的結構和過程，在以下幾方面取得重要進展：1. 通過高分辨原位STM的系統研究, 較全面地揭示了Au單晶和Ag單晶電極表面在咪唑型離子液體中的表面過程及陽離子的吸附結構細節。2. 發展了原位AFM力曲線研究電極-離子液體界面雙電層的方法學，實驗上證明了電極-離子液體界面層狀不存在分散層，揭示了電極-離子液體界面荷電內層和電中性外層的縱向結構特徵。3. 發展具有更高靈敏度或較好穩定性的SHINERS粒子的合成方法，開拓了單晶電極-離子液體體系的拉曼光譜研究新方向，表征對離子液體與結構明確的Au和Ag單晶體電極表面的作用細節和吸附取向。4、發展金屬電極-離子液體界面的SERS研究方法，運用電化學拉曼光譜的Stark效應，實現對雙電層厚度的表征；建立SERS測定離子液體界面的零電荷電位的方法；結合單晶表面的Raman光譜進行基於DFT計算和分子動力學模擬，用於指導界面離子液體Raman 光譜的歸屬分析和多層結構的解析。5. 通過AFM力曲線研究，揭示了微量水的存在消弱了離子液體與表面的相互作用，使層狀結構中的離子液體取向發生改變，從而使剛性減弱。電化學SERS揭示離子液體對水的敏感性與離子液體的親疏水性有關：在親水性離子液體中，低含量的水主要與離子液體通過氫鍵作用而存在於離子液體體相；在疏水性離子液體中，水分子主要以團簇方式在體系零電荷電位附近大量進入界面層。 6. 研究了離子液體中Cu的電沉積，並運用SERS原位監測Cu沉積層的組成和性質，同時發展雷射誘導局域沉積技術；研究離子液體中磁性金屬Fe和元素半導體Ge的電沉積及其在STM針尖輔助下的表面納米構築； 進一步建立了研究自旋單分子結磁電阻效應的電化學STM裂結技術，在室溫下獲得Fe-對苯二乙酸-Fe單分子高達53%的隧穿型各向異型磁電阻效應。
