基于SERS光谱研究半导体-MBA-Au纳米棒复合物中的界面电荷转移

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众所周知,除了分子本身的共振之外,表面等离子体共振(SPR)和电荷转移共振(CT)被认为是表面增强拉曼散射(SERS)信号被极大增强的两个最重要的来源。SPR和CT对SERS效应的贡献,通常被看作是独立的,而SPR对CT的影响并没有系统的相关研究。与此同时,提高CT的效率对于光催化以及光电器件的发展具有非常重要的意义。在本文中,从以下两部分工作对其展开了研究:(1)TiO2-MBA-Au NRs体系中界面电荷转移的研究:SPR的贡献基于SERS和三明治分子4-巯基苯甲酸(4-MBA),研究了二氧化钛(TiO2)和金(Au)之间的电荷转移。通过调节金纳米棒(Au NRs)的表面等离子体吸收,研究了复合物中SPR对CT的贡献。提出了半导体-分子-金属复合物中的电荷转移路径,并且探讨了SPR对界面CT的贡献机制。该研究建立了一种简单有效的通过SERS研究SPR对界面CT影响的方法,对于界面CT的进一步研究具有重要的意义。(2)基于不同形貌的氧化锌(ZnO)构筑的ZnO-MBA-Au NRs体系中的界面电荷转移的研究通过调控ZnO纳米粒子形貌及Au NRs的长径比,构筑了不同方式复合的ZnO-MBA-Au NRs组装体系。UV-vis光谱表征了Au纳米棒的SPR随其长径比的变化,以及不同的组装体中Au纳米棒的SPR的变化和半导体吸收带的变化。基于上述UV-vis光谱表征结果分析了不同的组装体系中Au纳米棒表面电子的缺失程度。进而Raman表征了不同的组装体系中的界面电荷转移,并且探究了SPR对组装体系的SERS和CT的贡献以及ZnO形貌对SPR贡献的影响。更深入的理解了SPR和CT的关系,为SERS技术的增强机理提供了更进一步的理论基础,也为构筑具有更高电荷转移度的体系提供了理论指导。对于SERS的发展以及高效的光电器件和光催化剂的制备都具有重要的意义。
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