基于活性金电极上硫代水杨酸自组装单分子层的电化学表面增强拉曼光谱

刘文涵 袁荣辉 滕渊洁 马淳安

引用本文: 刘文涵, 袁荣辉, 滕渊洁, 马淳安. 基于活性金电极上硫代水杨酸自组装单分子层的电化学表面增强拉曼光谱[J]. 物理化学学报, 2013, 29(12): 2599-2607. doi: 10.3866/PKU.WHXB201310231 shu
Citation:  LIU Wen-Han, YUAN Rong-Hui, TENG Yuan-Jie, MA Chun-An. Electrochemical SERS of Self-Assembled Monolayer of Thiosalicylic Acid Adsorbed on Activated ld Electrodes[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(12): 2599-2607. doi: 10.3866/PKU.WHXB201310231 shu

基于活性金电极上硫代水杨酸自组装单分子层的电化学表面增强拉曼光谱

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(10804099) (10804099)

    浙江省科技厅公益项目(2012C37014) (2012C37014)

    浙江省重点科技创新团队(2011R09002-12)资助 (2011R09002-12)

摘要:

采用原位电化学表面增强拉曼光谱(EC-SERS)研究了硫代水杨酸(TSA)吸附在活性Au电极表面的自组装单分子层(SAMs). TSA在活性Au表面的化学吸附及不同酸碱度下的TSA浸饰单层膜的SERS光谱, 表明随pH值的增加, 峰强呈现2 个不同的下降阶段. 通过EC-SERS考察不同电富集时间和电位的影响, 显示在酸性介质和0.7 V及70 s 富集时间下, 可以获得最大EC-SERS信号, 并随着电位负移, 信号逐渐减弱, 直至基本消失, 表明TSA分子在Au表面排布状态会随外加条件的改变而发生变化. 通过计算TSA在不同pH值下的分布分数以及探针分子在不同电位下的增强因子(EF), 结合SERS和EC-SERS的变化走势对比, 得出TSA在活性Au表面自组装形成单分子层/膜的机理, 指出由于TSA不同的电化学吸附取向, 以及高负电位下的还原/脱附作用, 使得Au表面拉曼活性降低, 造成EF显著减小, 不可逆地失去了SERS的活性.

English

    1. [1]

      (1) Titus, E. J.;Weber, M. L.; Stranahan, S. M.;Willets, K. A. Nano Lett. 2012, 12 (10), 5103. doi: 10.1021/nl3017779

      (1) Titus, E. J.;Weber, M. L.; Stranahan, S. M.;Willets, K. A. Nano Lett. 2012, 12 (10), 5103. doi: 10.1021/nl3017779

    2. [2]

      (2) Su, Q. Q.; Ma, X. Y.; Dong, J.; Jiang, C. Y.; Qian,W. P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3 (6), 1873. doi: 10.1021/am200057f(2) Su, Q. Q.; Ma, X. Y.; Dong, J.; Jiang, C. Y.; Qian,W. P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3 (6), 1873. doi: 10.1021/am200057f

    3. [3]

      (3) Freye, C. E.; Crane, N. A.; Kirchner, T. B.; Sepaniak, M. J.Anal. Chem. 2013, 85(8), 3991. doi: 10.1021/ac303710q(3) Freye, C. E.; Crane, N. A.; Kirchner, T. B.; Sepaniak, M. J.Anal. Chem. 2013, 85(8), 3991. doi: 10.1021/ac303710q

    4. [4]

      (4) Wang, Y. Q.; Yan, B.; Chen, L. X. Chem. Rev. 2013, 113 (3),1391. doi: 10.1021/cr300120g(4) Wang, Y. Q.; Yan, B.; Chen, L. X. Chem. Rev. 2013, 113 (3),1391. doi: 10.1021/cr300120g

    5. [5]

      (5) Chu, H.; Yang, H. F.; Huan, S. Y.; Shen, G. L.; Yu, R. Q. J. Phys. Chem. B 2006, 110 (11), 5490. doi: 10.1021/jp053914m(5) Chu, H.; Yang, H. F.; Huan, S. Y.; Shen, G. L.; Yu, R. Q. J. Phys. Chem. B 2006, 110 (11), 5490. doi: 10.1021/jp053914m

    6. [6]

      (6) Kho, K.W.; Dinish, U. S.; Kumar, A.; Olivo, M. ACS Nano2012, 6 (6), 4892. doi: 10.1021/nn300352b(6) Kho, K.W.; Dinish, U. S.; Kumar, A.; Olivo, M. ACS Nano2012, 6 (6), 4892. doi: 10.1021/nn300352b

    7. [7]

      (7) Monnell, J. D.; Stapleton, J. J.; Dirk, S. M.; Reinerth,W. A.;Tour, J. M.; Allara, D. L.;Weiss, P. S. J. Phys. Chem. B 2005,109 (43), 20343. doi: 10.1021/jp044186q(7) Monnell, J. D.; Stapleton, J. J.; Dirk, S. M.; Reinerth,W. A.;Tour, J. M.; Allara, D. L.;Weiss, P. S. J. Phys. Chem. B 2005,109 (43), 20343. doi: 10.1021/jp044186q

    8. [8]

      (8) Sumner, J. J.; Creager, S. E. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (37),8739. doi: 10.1021/jp011229j(8) Sumner, J. J.; Creager, S. E. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (37),8739. doi: 10.1021/jp011229j

    9. [9]

      (9) Napper, A. M.; Liu, H. Y.;Waldeck, D. H. J. Phys. Chem. B2001, 105 (32), 7699. doi: 10.1021/jp0105140(9) Napper, A. M.; Liu, H. Y.;Waldeck, D. H. J. Phys. Chem. B2001, 105 (32), 7699. doi: 10.1021/jp0105140

    10. [10]

      (10) Bertin, P. A.; Ahrens, M. J.; Bhavsar, K.; Georganopoulou, D.;Wunder, M.; Blackburn, G. F.; Meade, T. Org. Lett. 2010, 12 (15), 3372. doi: 10.1021/ol101180r(10) Bertin, P. A.; Ahrens, M. J.; Bhavsar, K.; Georganopoulou, D.;Wunder, M.; Blackburn, G. F.; Meade, T. Org. Lett. 2010, 12 (15), 3372. doi: 10.1021/ol101180r

    11. [11]

      (11) Ameer, F. S.; Hu,W. F.; Ansar, S. M.; Siriwardana, K.; Collier,W. E.; Zou, S. L.; Zhang, D. M. J. Phys. Chem. C 2013, 117 (7),3484.(11) Ameer, F. S.; Hu,W. F.; Ansar, S. M.; Siriwardana, K.; Collier,W. E.; Zou, S. L.; Zhang, D. M. J. Phys. Chem. C 2013, 117 (7),3484.

    12. [12]

      (12) Dasary, S. S. R.; Singh, A. K.; Senapati, D.; Yu, H. T.; Ray, P. C.J. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (38), 13806. doi: 10.1021/ja905134d(12) Dasary, S. S. R.; Singh, A. K.; Senapati, D.; Yu, H. T.; Ray, P. C.J. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (38), 13806. doi: 10.1021/ja905134d

    13. [13]

      (13) Xie,W.;Walkenfort, B.; Schlu cker, S. J. Am. Chem. Soc. 2013,135 (5), 1657. doi: 10.1021/ja309074a(13) Xie,W.;Walkenfort, B.; Schlu cker, S. J. Am. Chem. Soc. 2013,135 (5), 1657. doi: 10.1021/ja309074a

    14. [14]

      (14) Yang, Y. C.; Xia, Y.; Huang,W.; Zheng, J. F.; Li, Z. L. J. Solid State Electrochem. 2012, 16 (4), 1733. doi: 10.1007/s10008-011-1600-8(14) Yang, Y. C.; Xia, Y.; Huang,W.; Zheng, J. F.; Li, Z. L. J. Solid State Electrochem. 2012, 16 (4), 1733. doi: 10.1007/s10008-011-1600-8

    15. [15]

      (15) Ohta, N.; Yagi, I. J. Phys. Chem. C 2008, 112 (45), 17603. doi: 10.1021/jp806599r(15) Ohta, N.; Yagi, I. J. Phys. Chem. C 2008, 112 (45), 17603. doi: 10.1021/jp806599r

    16. [16]

      (16) Carron, K. T.; Hurley, L. G. J. Phys. Chem. 1991, 95 (24),9979. doi: 10.1021/j100177a068(16) Carron, K. T.; Hurley, L. G. J. Phys. Chem. 1991, 95 (24),9979. doi: 10.1021/j100177a068

    17. [17]

      (17) Ke, Y. K.; Dong, H. R. Handbook of Analytical Chemistry: Spectrial Analysis; Chemical Industry Press: Beijing, 1998; pp1153-1160. [柯以侃, 董慧茹. 分析化学手册: 光谱分析. 北京: 化学工业出版社, 1998: 1153-1160.](17) Ke, Y. K.; Dong, H. R. Handbook of Analytical Chemistry: Spectrial Analysis; Chemical Industry Press: Beijing, 1998; pp1153-1160. [柯以侃, 董慧茹. 分析化学手册: 光谱分析. 北京: 化学工业出版社, 1998: 1153-1160.]

    18. [18]

      (18) Schalnat, M. C.; Pemberton, J. E. Langmuir 2010, 26 (14),11862. doi: 10.1021/la1010314(18) Schalnat, M. C.; Pemberton, J. E. Langmuir 2010, 26 (14),11862. doi: 10.1021/la1010314

    19. [19]

      (19) Dean, J. A. Lange's Handbook of Chemistry; Science Press:Beijing, 1991; p 59; translated by Shang, J. F., Cao, S. J., Xin,W. M. [Dean, J. A. 兰氏化学手册. 尚久方, 操时杰, 辛无名,译. 北京: 科学出版社, 1991: 59.](19) Dean, J. A. Lange's Handbook of Chemistry; Science Press:Beijing, 1991; p 59; translated by Shang, J. F., Cao, S. J., Xin,W. M. [Dean, J. A. 兰氏化学手册. 尚久方, 操时杰, 辛无名,译. 北京: 科学出版社, 1991: 59.]

    20. [20]

      (20) Gao, X. P.; Davies, J. P.;Weaver, M. J. J. Phys. Chem. 1990, 94 (17), 6858. doi: 10.1021/j100380a059(20) Gao, X. P.; Davies, J. P.;Weaver, M. J. J. Phys. Chem. 1990, 94 (17), 6858. doi: 10.1021/j100380a059

    21. [21]

      (21) Moskovits, M.; Suh, J. S. J. Phys. Chem. 1988, 92 (22),6327. doi: 10.1021/j100333a030(21) Moskovits, M.; Suh, J. S. J. Phys. Chem. 1988, 92 (22),6327. doi: 10.1021/j100333a030

    22. [22]

      (22) Kolega, R. R.; Schlenoff, J. B. Langmuir 1998, 14 (19),5469. doi: 10.1021/la980553b(22) Kolega, R. R.; Schlenoff, J. B. Langmuir 1998, 14 (19),5469. doi: 10.1021/la980553b

    23. [23]

      (23) Ji,W.; Kitahama, Y.; Han, X. X.; Xue, X. X.; Ozaki, Y.; Zhao,B. J. Phys. Chem. C 2012, 116 (46), 24829. doi: 10.1021/jp308805n(23) Ji,W.; Kitahama, Y.; Han, X. X.; Xue, X. X.; Ozaki, Y.; Zhao,B. J. Phys. Chem. C 2012, 116 (46), 24829. doi: 10.1021/jp308805n

    24. [24]

      (24) Shafer-Peltier, K. E.; Haynes, C. L.; Glucksberg, M. R.; VanDuyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125 (2), 588. doi: 10.1021/ja028255v(24) Shafer-Peltier, K. E.; Haynes, C. L.; Glucksberg, M. R.; VanDuyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125 (2), 588. doi: 10.1021/ja028255v

    25. [25]

      (25) Amaya, R. O.; Rappoport, D.; Munoz, P. A.; Peng, P.; Mazur, E.;Guzik, A. A. J. Phys. Chem. C 2012, 116 (29), 15568. doi: 10.1021/jp302597v(25) Amaya, R. O.; Rappoport, D.; Munoz, P. A.; Peng, P.; Mazur, E.;Guzik, A. A. J. Phys. Chem. C 2012, 116 (29), 15568. doi: 10.1021/jp302597v

    26. [26]

      (26) Le-Ru, E. C.; Blackie, E.; Meyer, M.; Etche in, P. G. J. Phys. Chem. C 2007, 111 (37), 13794. doi: 10.1021/jp0687908(26) Le-Ru, E. C.; Blackie, E.; Meyer, M.; Etche in, P. G. J. Phys. Chem. C 2007, 111 (37), 13794. doi: 10.1021/jp0687908

    27. [27]

      (27) Jia, H. Y. Synthesis, Characterization of SERS ActiveNanoparticles. Ph. D. Dissertation, Jilin University, Changchun,2006. [贾慧颖. 银纳米粒子的制备、表征及其表面增强拉曼散射活性研究[D]. 长春: 吉林大学, 2006.](27) Jia, H. Y. Synthesis, Characterization of SERS ActiveNanoparticles. Ph. D. Dissertation, Jilin University, Changchun,2006. [贾慧颖. 银纳米粒子的制备、表征及其表面增强拉曼散射活性研究[D]. 长春: 吉林大学, 2006.]

    28. [28]

      (28) Stolberg, L.; Lipkowski, J.; Irish, D. E. J. Electroanal. Chem.1990, 296, 171. doi: 10.1016/0022-0728(90)87241-B(28) Stolberg, L.; Lipkowski, J.; Irish, D. E. J. Electroanal. Chem.1990, 296, 171. doi: 10.1016/0022-0728(90)87241-B

    29. [29]

      (29) Trasatti, S.; Petrii, O. A. Pure & Appl. Chem. 1991, 63 (5),711. doi: 10.1351/pac199163050711(29) Trasatti, S.; Petrii, O. A. Pure & Appl. Chem. 1991, 63 (5),711. doi: 10.1351/pac199163050711

    30. [30]

      (30) Cai,W. B.; Ren, B.; Li, X. Q.; She, C. X.; Liu, F. M.; Cai, X.W.; Tian, Z. Q. Surf. Sci. 1998, 406, 9.(30) Cai,W. B.; Ren, B.; Li, X. Q.; She, C. X.; Liu, F. M.; Cai, X.W.; Tian, Z. Q. Surf. Sci. 1998, 406, 9.

    31. [31]

      (31) Álvarez-Puebla, R. A. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3 (7), 857.doi: 10.1021/jz201625j

      (31) Álvarez-Puebla, R. A. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3 (7), 857.doi: 10.1021/jz201625j

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  661
  • 文章访问数:  1341
  • HTML全文浏览量:  38
文章相关
  • 发布日期:  2013-11-28
  • 收稿日期:  2013-07-29
  • 网络出版日期:  2013-10-23
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章