表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)和密度泛函理論研究苯衍生物分子在貴金屬納米顆粒表面的吸附行為.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼散射作為一種分子檢測(cè)技術(shù)手段，由于其高靈敏度、高熒光碎滅的優(yōu)越特性，在研究分子的表面特性和分子與基底表面相互作用過(guò)程中，有著極其廣泛的應(yīng)用。貴金屬膠體是具有納米尺度的小顆粒，有許多不同于傳統(tǒng)塊體材料的優(yōu)越特性。這使得以貴金屬膠體納米顆粒作為活性基底的SERS技術(shù)在生物、物理、化工、材料等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。所以利用SERS技術(shù)探測(cè)典型構(gòu)型的一系列分子在不同環(huán)境下在納米顆粒表面的吸附行為，了解影響分子吸附行為的因素，從而掌握典

2、型分子在納米顆粒表面的吸附規(guī)律，對(duì)進(jìn)一步理解SERS機(jī)理，進(jìn)一步推廣SERS技術(shù)的應(yīng)用都有極其重要的意義。 SERS基底對(duì)吸附分子的振動(dòng)增強(qiáng)主要取決于分子在基底表面的吸附行為，而影響分子吸附行為的兩個(gè)重要因素是基底表面特性和分子自身的表面構(gòu)型。盡管人們?cè)诖朔矫娴恼撌鲆灿邪l(fā)表，但多集中于某些具體應(yīng)用細(xì)節(jié)的研究，對(duì)于一些具有代表性構(gòu)型的典型分子在不同性質(zhì)基底上吸附方式的變化，始終缺乏系統(tǒng)全面的實(shí)驗(yàn)分析及理論指導(dǎo)。本文選用金或銀納米顆

3、粒作為SERS基底，研究它在水溶液環(huán)境以及分散在濾紙上無(wú)水條件下對(duì)分子吸附行為的影響；選用一系列具有代表性構(gòu)型的典型分子作為吸附分子，包括三種構(gòu)型的二元取代苯(硝基苯胺、氨基苯甲酸)以及具有三種構(gòu)型的氮雜苯甲酸等，研究它們的不同構(gòu)型對(duì)分子吸附態(tài)的影響。 密度泛函理論(DFT)在研究分子振動(dòng)光譜方面，一直都能很好的預(yù)言和見(jiàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨著科技的發(fā)展，高速計(jì)算機(jī)的到來(lái)，近年來(lái)在理論推算振動(dòng)光譜方面得到廣泛的發(fā)展和關(guān)注。SERS技術(shù)與

4、DFT理論相結(jié)合研究分子吸附在基底表面的構(gòu)型在近年來(lái)開(kāi)始廣受關(guān)注。 在本篇論文的綜述部分先后介紹Raman、SERS的一些基本原理、應(yīng)用和目前的研究狀況，總結(jié)SERS光譜分析的相關(guān)方法及其單分子水平上的拉曼光譜，并且簡(jiǎn)單介紹了DFT理論。實(shí)驗(yàn)研究與理論推算部分共有六章：第一章主要論述了本文實(shí)驗(yàn)研究的意義所在、所采用的實(shí)驗(yàn)方法；第二、三、四章重點(diǎn)研究一系列二元取代苯和一系列氮雜苯甲酸等在納米顆粒表面的SERS效應(yīng)及其不同吸附構(gòu)型模

5、擬推算的拉曼頻率，著重分析了分子在納米顆粒表面的吸附構(gòu)型隨固液環(huán)境的變化，并與理論模擬推算相結(jié)合分析其吸附行為的變化。此外第五章研究了單分子水平上羅丹明B和羅丹明6G拉曼光譜。最后第六章總結(jié)本論文取得的實(shí)驗(yàn)研究和理論推算結(jié)果。 本論文的特點(diǎn)及其創(chuàng)新點(diǎn)：SERS與DFT理論相結(jié)合研究分子與吸附基底相互作用方式，一方面可以從深層次上認(rèn)識(shí)SERS的表面選擇定則，加深理解吸附分子與吸附基底之間的聯(lián)系；另一方面有利于開(kāi)展利用Guass03