刘江美,刘文涵*,滕渊洁*,袁荣辉,2

(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)

2-噻吩甲酸在Fe3O4@Ag基底上的吸附及表面增强拉曼光谱

刘江美1,刘文涵1*,滕渊洁1*,袁荣辉1,2

(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1×10-4mol·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。……