富勒烯分子及薄膜的光谱学特性研究

【摘要】： 综合运用了近红外拉曼，红外和荧光光谱，表面增强拉曼散射光谱和电化 学等手段研究了富勒烯分子及薄膜的光谱学特性。（1）在金胶体系中的表面增 强特性及吸附特性。研究表明，由于金胶的表面作用，造成了富勒烯能级简并 度的降低，从而使C_(60)分子的拉曼激活模式产生分裂，并观察到了C_(60)分裂的新的 振动模式。（2），运用表面增强拉曼光谱方法研究了C_(60)分子在基质表面的吸附特 性和吸附行为，从实验上证实了C_(60)分子是以五边形环吸附于金胶颗粒表面上的， 与用群理论计算和推导的结果相一致。（3）本论文首次报导了C_(60)的吡啶溶液体 系室温下在560nm处的荧光现象，并证实了吡啶和C_(60)之间仅存在微弱的物理吸 附作用，没有发生真正的化学反应，即没有形成电荷转移复合体。 本论文探讨了富勒烯分子及其薄膜的拉曼光谱特性，进一步总结了超拉曼 光谱的理论及超拉曼技术对富勒烯分子的应用研究的研究依据。由于富勒烯分 子的高度对称性使其拉曼光谱激活模式简并度高，需要从实验上降低其对称度， 本论文制备出了对称度降低的富勒烯负离子和沉积在金电极表面上的富勒烯薄 膜，并对其基本的电化学特性和光电特性进行了实验研究。为富勒烯表面增强 研究和吸附特性研究提供了实验研究基础。 在纳米材料研究方面，本论文改进了银胶和金胶的制备方法，制备出了质 量好的纳米粒子体系，并从理论和实验上探讨了纳米颗粒的凝聚效应。 本论文找到了适合于富勒烯分子在金胶水相体系中的表面增强拉曼研究及 其在基质表面吸附特性研究的中间媒介分子——吡啶，实现了水相体系中富勒烯 振动特性表面增强拉曼散射的应用研究。研究表明，由于以吡啶为媒介分子的金 胶表面诱导的C_(60)的吸附作用，使富勒烯分子的对称性降低，产生了模式的分裂， 观察到了分裂的新的拉曼模式，表明吡啶确是一种有效的媒介分子。 通过实验判定了SERS的分裂是由富勒烯在金胶的表面吸附产生的，因而可 以通过SERS光谱的信息去推知吸附的行为，这种方法没有假设，而且，由于光 谱能够精细地放应出分子结构及取向的变化，因此，我们可以得到真实的吸附取 向及吸附特性。表明了SERS是现场研究C_(60)及其衍生物分子吸附的高灵敏度有效 技术。 本论文还对C_(60)衍生物进行了初步的研究，由其近红外拉曼光谱在长波位置 的振动模式和纯C_(60)的振动模式基本一致得出了该衍生物的基本球笼没有破坏， 并观察到了衍生物分裂的高频模式，这些模式有可能是衍生物的振动特征峰。