电化学方法作为研究荷电界面体系的重要工具,可以得到电极反应的热力学数据,检测电化学反应中不稳定的中间体,进而推导反应的动力学常数。循环伏安法作为应用最广泛的电化学方法之一,从上个世纪60年代出现以来,经过半个世纪的发展,现已成为电化学的标准测试手段。它是一种暂态测量方法,是电势连续线性变化的情况,广泛应用于新体系的初始电化学研究,也可用于获得复杂电极反应的相关信息。为了实现观测电位电流等电化学信息的同时,原位获得界面分子的指纹信息,我们使用电化学表面增强拉曼光谱(EC-SERS)技术进行电化学原位光谱研究。在EC-SERS实验中,激光聚焦在电极表面的局域位置。吸附在电极表面的分子在SPR的电磁场增强作用下能得到百万倍的信号放大,使得EC-SERS方法检测到表面分子的信号显著增强,从而有效地获得吸附于电极表面的分子拉曼光谱,同时能有效地避免在电解质溶液体相中其他物种的干扰。在本组之前的工作中,已经发现偶氮腺嘌呤在银纳米粒子上的SERS谱随pH值发生改变,初步认为是pH值的改变导致偶氮腺嘌呤发生了化学反应。在本文的工作中,我们将对偶氮腺嘌呤随pH值改变发生的化学反应进行更深入的研究,从电化学的角度探讨偶氮腺嘌呤的化学特性。本论文的研究主要分为两部分:第一是利用循环伏安法研究偶氮腺嘌呤的电化学性质,即偶氮腺嘌呤在光滑金银电极上的电化学反应。首先,分别在含偶氮腺嘌呤的PBS缓冲液和HAc-NaAc缓冲液中进行不同浓度、不同扫速的循环伏安测试,发现伏安图上出现一对氧化还原峰。其次,通过改变实验条件,发现这是一个由吸附控制的、分步进行的两电子两质子反应。然后,通过快速循环伏安扫描方法确定了电化学过程的表观传递系数α和表观速率常数ks。此外,我们还用循环伏安法对银纳米粒子的电化学行为进行了研究。第二是利用EC-SERS法表征偶氮腺嘌呤在电化学氧化还原过程中的反应物和产物。首先,通过测量偶氮腺嘌呤的常规Raman谱图,以及在银纳米粒子修饰电极和金纳米粒子修饰电极上的EC-SERS谱,确定在酸性条件下偶氮腺嘌呤被还原成1,1’-二氢偶氮腺嘌呤,并且这一反应在金、银纳米粒子修饰电极上均可以发生。其次,在碱性条件下偶氮腺嘌呤在不同纳米粒子修饰电极上发生的反应不同,如在金纳米粒子上仍然被还原为1,1’-二氢偶氮腺嘌呤,而在银纳米粒子上被还原成腺嘌呤。基于在不同实验条件下对偶氮腺嘌呤在金属纳米结构电极上的电化学和原位EC-SERS的表征,一方面,我们深入地了解该体系的电极反应机理,进而对该偶氮物种的化学特性有了更进一步的认识;另一方面,从研究方法上来看,在改变实验的条件下,我们仔细地探究了各因素(溶液pH、电位、激发光波长等)对该特定反应的影响,从而较为全面认识与其相关的电化学过程。