2-噻吩甲酸在Fe3O4@Ag基底上的吸附及表面增强拉曼光谱

摘要：

采用共沉淀法合成Fe3 O4纳米颗粒，再以柠檬酸三钠还原AgNO3获得了具有SERS活性的Fe3 O4@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Fe3 O4@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C4 H3 SCOOH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C4 H3 SCOO-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C4 H3 SCOO-离子，因而在pH>3以后，拉曼增强效应逐步减弱。

关键词：2-噻吩甲酸、表面增强拉曼光谱、Fe3 O4Ag、DFT、化学吸附

分类号：O657(分析化学)

资助基金：浙江省公益性技术应用研究分析测试计划2015C37068;浙江省科技计划2013C1152

在线出版日期：2015-12-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1477-1484