鈦及氧化物電極界面過程的表面增強(qiáng)拉曼光譜研究.pdf

1、鈦(Ti)是一種在各個領(lǐng)域都有著廣闊應(yīng)用前景的重要過渡金屬，且已在宇宙航天、石油化工等工業(yè)部門起到了舉足輕重的作用，特別是二氧化鈦(TiO2)是一種具有優(yōu)良光催化性能的氧化物已被廣泛使用，目前對于鈦及其氧化物表面過程的基礎(chǔ)研究較少。表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)是一種高靈敏度的能獲取表面結(jié)構(gòu)信息的技術(shù)，可望為研究鈦及其氧化物的表面過程提供一個有力的工具，因此利用SERS技術(shù)實時檢測TiO2表面分子吸附構(gòu)型、表面反應(yīng)過程為深入研究其表面反應(yīng)

2、機(jī)理提供分子水平信息。本論文在上述前提下，主要開展的工作和結(jié)果如下：
　　 1、采用殼層隔絕納米粒子增強(qiáng)拉曼光譜(SHINERS)技術(shù)，成功獲得了吡啶吸附在金屬鈦電極上的高質(zhì)量拉曼光譜圖。首先合成了殼層隔絕納米粒子Au@SiO2并進(jìn)行了相關(guān)表征，利用SHINERS技術(shù)在光滑的鉑(Pt)電極和鎳(Ni)電極上均獲得了高質(zhì)量的拉曼譜圖，深入研究了對吡啶分子在鈦電極上的吸附行為進(jìn)行現(xiàn)場拉曼光譜研究。研究表明，與傳統(tǒng)SERS技術(shù)相比，在

3、弱增強(qiáng)或無增強(qiáng)的基底表面采用SHINERS技術(shù)更具有優(yōu)勢。
　　 2、拓展SHINERS技術(shù)至TiO2電極表面，以4-氰基吡啶和硫氰酸根為探針，研究了它們在TiO2電極表面的吸附行為，通過分析譜峰強(qiáng)度和頻率隨電位變化規(guī)律，推測其在TiO2電極上吸附取向的變化情況。電位從OV負(fù)移的過程中,4-氰基吡啶在TiO2電極上的吸附構(gòu)型表現(xiàn)出電位依賴性，先后經(jīng)歷了通過吡啶環(huán)的N原子端垂直吸附，隨后逐漸發(fā)生傾斜吸附，最后慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)槠教晌?，?/p>

4、正電位區(qū)間,4-氰基吡啶以吡啶環(huán)的N原子端垂直吸附在電極表面。硫氰根在TiO2電極上的吸附行為也隨著電位變化而變化，在零電荷電位以負(fù)區(qū)間，主要以N端吸附，在零電荷電位附近，出現(xiàn)了橋式吸附，而較正電位區(qū)間內(nèi)，硫氰根會發(fā)生表面氧化反應(yīng)。
　　 3、探索了TiO2/Au復(fù)合電極表面的催化反應(yīng)，利用高靈敏度的現(xiàn)場SERS技術(shù)跟蹤界面的反應(yīng)過程，為反應(yīng)機(jī)理的解析提供分子水平的信息。以吡啶分子為探針，結(jié)合電位，電極復(fù)合成分，光照等因素的調(diào)控