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非水体系由于其较宽的电位区间和液相范围且是多种物质的良好溶剂,所以在电化学研究中一直是人们的不辍选择。随着谱学技术的发展,人们得以能够从分子(原子)水平对各种电化学界面进行考察,并希望能把谱学与电化学结合起来,从而在非水体系中进行更深入的研究。然而,尽管谱学技术已经得到了广泛的应用和深入的发展,特别是表面增强拉曼光谱(SERS)在近二十多年得到了突飞猛进的发展,但是,SERS技术一般又限制在银、金、铜等贵金属上,其机理至今仍然不能给出一个完整的解释。并且由于检测手段的限制和溶液的干扰,SERS技术与电化学结合在非水体系中的研究仅在早期有过一段较为集中的研究,至于非水体系中过渡金属表面的SERS则尚未见报道。 本论文主要选择乙腈作为非水溶剂,是因为其作为一种重要的有机溶剂,在电化学,特别在阳极电化学研究中已得到较为广泛的应用。我们采用特殊的电极处理过程和新一代共焦拉曼系统有效地抑制了溶液的干扰,在贵金属Ag和Au以及过渡金属Pt在内的多种金属电极表面进行研究,有望对包括溶剂本身的一些性质在内的固/液界面进行详细的考察。另外,在超导、铁磁性物质和医药等方面都有着广阔应用前景的C60(Fullerene)在金属表面的吸附进行了研究。同时对SERS技术机理的解释作出一些贡献,具体研究内容如下: (1)、利用共焦显微拉曼系统,在含有弱吸附离子ClO4-的乙腈(CH3CN)溶液中,首次较为系统地在粗糙的贵金属银、金和过渡金属铂(Pt)电极表面获得CH3CN分子解离的CN-的表面增强拉曼散射(SERS)光谱。结果发现,CH3CN分子解高的CN-在金电极上和在铂电极上比在银电极上有更强的吸附作用;并且溶液中痕量的水、激光照射和电极电位等对这一解离反应有着很大的影响。 (2)、在银电极表面,把咪唑和二甲基亚砜分子作为竞争吸附物种进行研究,得到相一致的结果。结果表明,在非水CH3CN溶液中存在着明显的竞争吸附现象,咪唑和二甲基亚砜比乙腈分子在银电极上优先吸附,随着电位负移咪唑或二甲基亚砜逐渐脱附,更大量的乙腈才得以接近电极表面并开始发生解离反应。另外,在含有0.05M吡啶(Py)的非水乙腈体系中,在过渡金属铂电极上首次研究了Py吸附与乙腈解离之间关系的表面增强拉曼光谱;并且与水溶液中Py在铂电极上吸附的情况 非水体系中电化学解离和吸附的SERS研究进行了比较,由于水溶液与非水溶液中固/液界面结构的不同,反映在拉曼光谱上表现谱峰强度、波数与电位的关系等各方面都有区别。 臼).甲酸作为一种重要的C;分子在开发高效直接有机燃料电池中有着诱人前景,它的电催化氧化特别是作为毒化中间体的CO在催化活性较高的Pt等电极表面的吸附和氧化受到了较为广泛深人的研究。以前主要是IR技术的研究,本文针对甲酸在非水体系中的粗糙Pt电极上的情况进行SERS考察,发现在电位较低时甲酸首先主要生成CO中间体,当电位逐渐变正并高于* V时CO开始氧化,但是此时新生成的CO足以弥补其氧化的消耗,表现在拉曼光谱强度和一定覆盖度下的耦合作用并没有减少。当电位达到约 0.6 V时 CO的氧化速度进一步加剧并完全氧化为最终产物CO。。 NL 以将 SERS技术在 C。方面的研究继续拓宽为主要目的,在非水乙睛溶液中,研究了C。。分子在粗糙的银电极表面的SERS。对水和非水溶液中的C。分子在粗糙银电极表面的团簇和薄层吸附,受电极表面的电场作用和电迁移等各种情况的影响,进行了原位拉曼实验。所得SERS谱峰与Ralnan谱峰相比,发现谱峰皆发生负移,同时还出现一些新峰。这是因为两方面的原因,对称性的减低使具有5重简并态的Hg模式发生分裂,即产生几个清晰可辨的谱峰;光谱选律在SEAs效应中被拓宽,使在拉曼活性中被禁阻的振动模式具有拉曼活性,从而产生了新的拉曼谱峰。而C。分子。电子与金属团粒之间相互作用,导致吸附分子的。电子移向金属基底,金属C轨道电子反馈到分子的冗”轨道,使吸附物种c.c键减弱,从而导致分子的力常数和振动光谱波数的减少。另外,基底表面电磁场的改变能直接影响着C。的分子结构,膜层中C。彼此之间也会有一些相互作用。 这些研究表明,采用合适的方法、特殊的电极粗糙过程和新一代高灵敏度的共交拉曼系统,能够成功地把SERS技术应用到非水体系。并以期使SERS技术成为在各种研究体系中应用的一种普遍和可行的工具,进一步从实验上和理论上丰富人们认识SERS机理的本质。