液/液界面纳米粒子组装及其原位电化学表面增强拉曼光谱研究

Electrochemistry at liquid/liquid interface has played an important role in the theory of electrochemistry because of the transfer of the molecules, ions and charges at the special soft interface. However, the theory of the electrochemistry at the liquid/liquid interface and the kinetics studies are still lack of an effect in situ study method. This project takes the advantage of the special soft liquid/liquid interface and the high sensitivity of the in situ electrochemistry surface enhanced Raman spectroscopy (EC-SERS) at the interfaces to investigate the electrochemistry at the liquid/liquid interface using EC-SERS, providing a new spectroscopy method for the studies of electrochemistry at the liquid/liquid interface. To develop a new controllable catalysis assemble method for the EC-SERS at the liquid/liquid interface based on the existing assemble method, in order to get the information of the molecule and interface by using SERS. To investigate systematically the influence of the size, composition and shape on the EC-SERS at the liquid/liquid interface and find the effective method for the self-assembled of SERS substrate at the interface. Try to investigate the rules and properties of the EC-SERS at the liquid/liquid interface, in order to develop a technique with independent intellectual property rights of our own at liquid/liquid interface EC-SERS.

液/液界面电化学因具有独特的界面分子、离子和电荷转移性质而在电化学理论研究方面具有非常重要的作用。但液/液界面电化学理论和动力学的研究仍然缺少有效的原位研究方法。本项目基于液/液界面电化学和原位电化学表面增强拉曼光谱（EC-SERS）的优势，将EC-SERS用于液/液界面电化学的研究中，为液/液界面电化学理论研究开发一种新的光谱学方法。基于现有的液/液界面纳米组装方法，针对液/液界面EC-SERS基底制备发展一种可控的催化组装的方法，进而用SERS获得液/液界面上的分子和界面信息。系统研究组装体中纳米粒子的尺寸、组成、形状等因素对液/液界面EC-SERS的影响及其规律，找到液/液界面有效的组装方法；利用EC-SERS研究液/液界面电化学转移理论，发展原位的液/液界面EC-SERS的新方法和新技术，为开发具有自主知识产权的液/液界面原位EC-SERS技术提供实验与理论基础。

该项目紧紧围绕课题研究的总目标，成功的构筑了大小、尺寸、形状和组成可控的核壳结构的纳米材料，并将其用于液/液界面和固/液界面上的组装、原位的电化学表面增强拉曼光谱（EC-SERS）及催化研究。针对液/液界面和固/液界面EC-SERS基底，发展了一种简单可控的组装金属纳米粒子的方法，建立了用EC-SERS研究液/液界面和固/液界面上的电子转移机理的研究方法；建立了液/液界面和固/液界面上的光电催化中的光热效应、光电效应的机理研究方法及催化反应中原位的温度测量方法，得到了光电催化反应中光热效应和光电效应的定量计算方法；研究了不同长径比的铂包金纳米棒在可见光区波长可控的高活性光电催化，得到了波长连续可调的波长选择性光电催化，结合原位的EC-SERS得到了光电催化反应的机理；用原位的EC-SERS得到了光电催化CO2还原中的原位中间产物检测，发展了一种研究液/液界面和固/液界面原位EC-SERS研究催化反应机理的光谱学方法。在该基金的支持下，以项目申请人为第一作者和通讯作者，已经在化学类著名杂志上发表论文7 篇（6篇第一标注，1篇第三标注），分别为1 篇J. Am. Chem. Soc.、1 篇Angew. Chem. Int. Edit.、1篇Chem. Sci、1 篇TrAC Trends in Analytical Chemistry、2篇Electrochim. Acta和1篇Chemistryselect，受邀在国内会议上做邀请报告2次，联合培养4位博士生和1位硕士生，项目负责人获得广东省青年珠江学者和广州市珠江科技新星称号。本项目的开展对液/液界面和固/液界面上原位EC-SERS光谱及催化机理的研究有重要的促进作用，对原位的光谱学和催化等学科将产生重要的影响，发展了纳米材料合成与组装的新方法和新技术，为开发具有自主知识产权的纳米材料批量制备、组装、催化及机理研究奠定了一定的理论和实验基础。