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金属纳米粒子具有奇异的光学特性,当探针分子吸附在其表面上时分子的红外吸收信号能够得到增强,这就是表面增强红外吸收(SEIRA)效应。在此效应基础上发展起来的SEIRA光谱是一种能够在分子水平上进行表面和界面分析的重要研究方法。利用SEIRA光谱技术可以用以研究分子的结构和取向,获得全面、丰富的表面信息,在很多领域有重要应用。银是应用在SEIRA光谱分析中最重要的金属之一,通过简单的方法快速、经济地制备银纳米粒子薄膜构建活性基底对于将SEIRA应用于快速分析至关重要。主要研究内容如下: 1.多孔硅及银纳米粒子薄膜的制备 利用化学沉积的方法将银纳米粒子固定在多孔硅表面从而构建AgNPs/PSi基底作为SEIRA光谱分析的模板。首先通过阳极氧化腐蚀的方法电解单晶硅片得到多孔硅(PSi),然后通过PSi表面的Si-Hx(x=1,2,3)还原AgNO3溶液中的Ag+得到了银纳米粒子薄膜。PSi的纳米孔状结构有利于将银纳米粒子固定在其表面。我们制备的AgNPs/PSi基底重现性和稳定性都较好,尤其是不需要另外加入其它化学试剂来控制金属粒径的大小和形状,有利于背景消除和痕量分析。 2.一系列化合物SEIRA光谱的研究 金属纳米颗粒的形状、尺寸决定了薄膜的SEIRA效应。使用对氨基苯硫酚(p-ATP)作为探针分子,通过控制AgNO3溶液浓度和反应时间来寻找合适的条件制备AgNPs/PSi基底。实验结果发现AgNO3溶液的适宜浓度为2.5-5.0 mmol/L,浓度太小需要较长反应时间,浓度过大导致实验过程难于控制。当浓度为2.5mmol/L时,反应时间为5-7 min可以获得最好的增强效果。银纳米粒子薄膜的表面形貌对SEIRA效应有很大影响,直径为135+10 nm,颗粒均匀,轮廓清晰,相互连接但不团聚的粒子可以有好的增强效果。另外选用对硝基苯甲酸(PNBA)、对硝基苯甲醛、对氨基苯甲酸(PCBA)、对氨基苯硫酚(p-ATP)、对氟苯硫酚、巯基乙酸、11-巯基十一烷基酸分别作为探针分子进行研究。利用SEIRA光谱成功检测到了微量的不同探针分子,说明只有当偶极矩在金属表面法线方向有分量的振动模式才能够被增强。并对它们的结构及取向进行了分析,发现不同的分子结构表现出各异的SEIRA效应,证明了分子结构可以通过电荷传递改变极化率来影响SEIRA效应。