Au@TiO2核壳纳米粒子光催化过程表面增强拉曼光谱研究.pdf

V01．32 高等学校化学学报 No．8 CHEMICALOFCHINESEUNIVERSITIES 1865～1869 2011年8月 JOURNAL Au@Ti02核壳纳米粒子光催化过程的 表面增强拉曼光谱研究 刘 伟，郭清华，秦维，姚建林，顾仁敖 (苏州大学材料与化学化工学部，苏州215123) 摘要利用聚电解质的静电吸附作用(层层组装)，在Au纳米粒子表面包裹上不同层数的二氧化钛前驱体 分子对退火前复合纳米粒子不同壳层厚度的SERS效应进行表征．研究发现，SERS信号强度的变化与壳层 厚度密切相关，当Au表面包裹至3层TALH时，信号几乎完全消失．结合紫外照射，利用SERS对亚甲基蓝 (MB)在TiO，壳层表面的光催化降解过程进行了研究．结果表明，MB的降解主要经历了从多体及二聚体吸 附逐渐向单体吸附方式的转变，然后又经历了一个脱甲基过程． 关键词Au@TiO，核壳纳米粒子；表面增强拉曼光谱；层层组装技术；光催化；机理 中图分类号0646 文献标识码A 文章编号0251-0790(2011)08一1865旬5 近年来，以TiO：为主的半导体光催化纳米材料在太阳能的转化和储存、光催化降解等领域受到 广泛关注¨2J，已成为有效的光解水及有机物的催化剂，目前研究主要集中在提高其催化效率方 面∞’4]，而对其催化机理的深入认识有利于催化效率的提高，已有的研究方法主要通过对产物的分析 来推测光降解机理，但缺乏最直接的原位表征手段．由于催化剂表面反应往往是单层或亚单层分子参 加，对其原位检测的要求较高，因此发展一种高灵敏度并可实时检测催化过程的方法有望解决这一难 题． Raman enhanced 表面增强拉曼光谱(Surface 表面研究领域中已得到广泛应用”一J，特别是在表面极小范围内的分子可获得增强效应及可达单分子 检测灵敏度的特点使其有望用于表面催化过程的现场研究，但前提是基底材料具有理想的SERS效应， 得了TiO，表面吸附分子的SERS信号，并将其归结为化学增强效应，由于该增强效应较弱，对于原位 光催化效应的检测仍存在一定困难． 解亚甲基蓝实验表征了该催化剂的实际催化性能． 1 实验部分 1．1仪器与试剂 Yvon公司)． 谱实验采用HR800型共聚焦拉曼光谱仪(法国Jobin 所有试剂均为分析纯．用超纯水配制溶液． 收稿日期：2010-09-02． 基金项目：国家自然科学基金(批准号21073128)和江苏省自然科学基金(批准号：BK2005032)资助 联系人简介：姚建林，男。博士，教授，主要从事光谱电化学研究．E-mail：jlyao@such．edu．cII 万方数据 高等学校化学学报 1．2实验过程 1 mLl．0×10“g／mL氯金酸水溶液加 2．1金纳米粒子的制备参照文献[15]的方法，将配制的100 热回流至沸腾，迅速加入09mL质量分数为l％的柠檬酸-三钠水溶液，继续搅拌回流15rain，得到金 nm． 纳米粒子，粒径约为42 1．2．2硅片的活化及金纳米粒子的组装将硅片分别置于丙酮、乙醇和三次水中超声清洗，采用 Piranha溶液浸泡超声0．5h后，用大量三次水冲洗，用氮气吹干．将活化后的硅片浸泡在质量分数为 I％的3-氨基丙基一了甲氧基硅烷(APTMS)溶液中约24h，然后浸入金溶胶中过夜取出后清洗，吹干 l 2．3 聚电解质、钛前驱体的包裹先将修饰Au纳米粒子的硅片浸泡于16一巯基十六烷基酸(MHA) mL mLlO 溶液约16h后，