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几种维生素的FT-Raman光谱及其表面增强拉曼散射(SERS)研究

吴捷  
【摘要】: 拉曼光谱属于分子光谱,是研究分子结构的一种重要工具。利用拉曼光谱技术能快速获得分子振动的固有频率、分子内部作用力、表面处理以及界面反应等较为丰富的信息。随着激光光源频率范围的不断扩展,光探测手段的不断丰富,拉曼光谱的检测灵敏度获得了极大的提高;同时,拉曼光谱与其他现代分析手段(如IR、AES、XPS、SEM、TEM、AFM、MS等)的结合,为拉曼光谱技术带来了更加广阔的应用前景。 当样品分子吸附于一些特殊制备的金属良导体表面或溶胶中时,其拉曼散射强度大大的增强,这种现象叫表面增强拉曼散射。由SERS是一种表面效应,可提供吸附于或靠近于金属表面分子的结构信息,故可用于界面与表面吸附分子的排列取向及结构研究。 维生素是人体维持正常生理功能所必需的一类营养物质。由于它对于人体的不可或缺性,一直是医学、电化学和生物无机化学非常感兴趣的研究对象。我们利用拉曼光谱技术来研究维生素就是想通过掌握维生素分子结构的相关信息,进而深入研究维生素在人体内的吸收过程,从而对维生素在人体内所起的作用进行检测和分析。 本论文包括以下五个部分: 1.拉曼散射概述。介绍了拉曼光谱的基本原理、特征量及其应用;表面增强拉曼散射的机理、主要实验特点、应用以及最新进展。 2.利用SERS表面增强拉曼光谱技术对维生素M在银胶颗粒表面吸附行为的研究。利用傅里叶变换表面增强拉曼光谱(FT-Surface-Enhanced Raman Scattering,FT-SERS)研究了维生素M(Vm)在银溶胶体系中吸附状态和相互作用的特性,并结合pH值变化探讨了Vm吸附作用特点。实验结果表明,Vm是通过羧基中的一个氧和氨基中带孤对电子的氮原子与银原子配位实现的,其中以羧基在银表面的化学吸附模式为主。 3.表面增强拉曼研究维生素B2与银胶的相互作用。以化学还原的方法制备了银溶胶,通过测定维生素B2(VB2)在不同的浓度,不同的pH值下的表面增强拉曼光谱的变化,探讨了VB2在纳米银衬底上的吸附状态和相互作用的特性,结果表明,VB2在0.1mmol/L时,表面增强拉曼信号最强;VB2在银胶上的最佳FT-SERS的pH为10。VB2与纳米银的作用是通过氨基,苯环与银的物理,化学吸附,其吸附随着pn值的变化而改变。 4.维生素C在不同pH值下的拉曼和表面增强拉曼研究。本文报道了维生素C(VC)的FT-拉曼光谱和在银胶基底上的表面增强拉曼光谱(SERS),并对它的拉曼特征谱带进行了初步的指认和归属。结合PH值的变化探讨了吸附作用的特点和规律。实验结果表明,1748、1651、1372、1256、562、446、和149cm~(-1)处都能看到表面增强,VC的内酯环是以倾斜的方向吸附于银胶表面,并且VC分子是通过O-H键吸附在银胶表面上的,并在吸附过程中与银发生了电荷转移而形成负离子自由基,碳氧双键打开。 5.维生素B1-银胶体系SERS受卤离子竞争吸附的影响。利用傅里叶变换-表面增强拉曼光谱(FT-SERS)研究了卤素离子(Cl~-、Br~-、Ⅰ~-)对维生素B1(VB1)分子表面增强拉曼散射光谱(SERS)的影响。实验结果表明,在此体系中加入卤素离子则SERS效应减弱,且三种卤素离子在银胶上的吸附能力顺序为Ⅰ~->Br~->Cl~-。


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