作者单位
摘要
1 浙江工业大学 化学工程学院, 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 浙江 杭州 310032
2 浙江省家具与五金研究所, 浙江 杭州 310007
采用共沉淀法合成Fe3O4纳米颗粒,再以柠檬酸三钠还原AgNO3获得了具有SERS活性的Fe3O4@Ag磁性纳米复合材料。基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法和表面增强拉曼光谱(SERS)技术,从理论计算和实验测定表征探讨了2-噻吩甲酸(2-TCA)在Fe3O4@Ag表面的吸附行为和增强效应。结果表明:理论计算得到的拉曼光谱与实际测得的常规拉曼光谱基本一致,而在DFT理论计算中所键连的Ag原子数越多,与实测值就越接近。溶液的浓度和pH对拉曼增强效果有很大的影响,当溶液的pH=3且浓度为1×10-4 mol·L-1时有最大拉曼增强效应。峰强随2-TCA浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,浓度过大会导致大量2-TCA分子吸附聚集在Ag表面形成局部“拥堵”,阻碍了激发光尤其是光谱信号的散射通过,从而减弱了拉曼增强效应。pH的变化使溶液中2-TCA分子形态发生改变,结构形态不同,其在Ag表面的吸附方式也不同。中性C4H3SCOOH分子以环上S:形式垂直吸附键合在Ag表面,形成S—Ag配位键而产生SERS光谱。-1价C4H3SCOO-离子以S—Ag配位和O—Ag共价“双键合”侧卧方式共同吸附在Ag表面而产生SERS光谱。在Ag表面,以单独S—Ag配位键吸附或键合的能力比S—Ag配位和O—Ag共价共同吸附方式要弱,但其产生的SERS信号更强,故2-TCA中性分子比2-TCA-离子更有利于SERS的产生。随着pH值的增加,溶液中的2-TCA由中性分子逐渐转化为-1价的C4H3SCOO-离子,因而在pH>3以后,拉曼增强效应逐步减弱。
2-噻吩甲酸 表面增强拉曼光谱 化学吸附 2-thiophene carboxylic acid SERS Fe3O4@Ag Fe3O4@Ag DFT DFT chemical adsorption 
发光学报
2015, 36(12): 1477

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