金属镍掺杂改进纳米TiO2的表面增强拉曼散射性能

doi:10.7503/cjcu20130936

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (3): 488.doi: 10.7503/cjcu20130936

金属镍掺杂改进纳米TiO₂的表面增强拉曼散射性能

江欣^1,², 秦晓宇², 宫孟娣², 李秀玲², 李光植², 杨立滨²(), 赵冰¹()

1. 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室, 长春 130012
2. 佳木斯大学药学院, 佳木斯 154007

收稿日期:2013-09-25 出版日期:2014-03-10 发布日期:2019-08-01
作者简介:联系人简介: 杨立滨, 男, 博士, 副教授, 主要从事分子组装体与纳米结构谱学研究. E-mail: ylb76@163.com;赵冰, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事分子光谱研究. E-mail: zhaob@mail.jlu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21003063, 20921003, 20973074)、教育部引智计划(批准号: B06009)、黑龙江省自然科学基金(批准号: B201006, B201309)、黑龙江省普通高等学校新世纪优秀人才培养计划(批准号: 1253-NCET-023)、黑龙江省卫生厅科研课题(批准号: 2012-263)和佳木斯大学大学生创新创业训练计划省级项目(批准号: 2012sj030)资助

Improvement of Surface-enhanced Raman Scattering Properties of TiO₂ Nanoparticles by Metal Ni Doping^†

JIANG Xin^1,², QIN Xiaoyu², GONG Mengdi², LI Xiuling², LI Guangzhi², YANG Libin^2,^*(), ZHAO Bing^1,^*()

1. State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials, Jilin University, Changchun 130012, China
2. College of Pharmacy, Jiamusi University, Jiamusi 154007, China

Received:2013-09-25 Online:2014-03-10 Published:2019-08-01
Contact: YANG Libin,ZHAO Bing E-mail:ylb76@163.com;zhaob@mail.jlu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21003063, 20921003, 20973074), the 111 Project, China(No.B06009), the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province, China(Nos.B201006, B201309), the Program for New Century Excellent Talents in Heilongjiang Provincial University, China(No.1253-NCET-023), the Scientific Research Program of Health Department of Heilongjiang Province, China(No.2012-263) and the Provincial Undergraduate Training Programs for Innovation and Entrepreneurship of Jiamusi University, China(No.2012sj030)

摘要/Abstract

摘要：

通过溶胶-水热法合成纯的和不同量Ni离子掺杂的TiO₂纳米粒子, 将其作为表面增强拉曼散射(SERS)活性基底, 研究了金属Ni掺杂对于纳米TiO₂ SERS性能的改进. 结果表明, 适量的Ni掺杂能够在纳米TiO₂的能隙中靠近导带底的位置形成丰富的掺杂能级, 促进TiO₂-to-molecule的电荷转移过程, 进而提高纳米TiO₂基底对吸附分子的SERS增强能力, 显著改进纳米TiO₂的SERS性能.

关键词: 表面增强拉曼散射, 二氧化钛, 金属掺杂, 电荷转移

Abstract:

Pure TiO₂ and different amount Ni ions doped TiO₂ nanoparticles were synthesized by a sol-hydrothermal method and served as surface-enhanced Raman scattering(SERS) active substrate. The improvement of SERS properties of TiO₂ nanoparticles by metal Ni doping was mostly investigated. The results indicate that abundant metal doping energy levels can be formed near by the conduction band bottom in the energy gap of TiO₂ by an appropriate amount Ni ions doping, which can promote the TiO₂-to-molecule charge transfer process, and subsequently enhance SERS signals of adsorbed molecule on TiO₂ substrate, and improve remarkably SERS properties of TiO₂ nanoparticles.

Key words: Surface-enhanced Raman scattering(SERS), TiO₂, Metal doping, Charge transfer

中图分类号:

O657
O649

TrendMD:

江欣, 秦晓宇, 宫孟娣, 李秀玲, 李光植, 杨立滨, 赵冰. 金属镍掺杂改进纳米TiO₂的表面增强拉曼散射性能. 高等学校化学学报, 2014, 35(3): 488.

JIANG Xin, QIN Xiaoyu, GONG Mengdi, LI Xiuling, LI Guangzhi, YANG Libin, ZHAO Bing. Improvement of Surface-enhanced Raman Scattering Properties of TiO₂ Nanoparticles by Metal Ni Doping^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(3): 488.

图/表 6

Fig.1 XRD patterns of different samples a. TiO2; b. 0.5%Ni-TiO2; c. 1%Ni-TiO2; d. 3%Ni-TiO2; e. 5%Ni-TiO2.

Fig.2 TEM images of TiO2(A) and 3%Ni-TiO2(B) samples

Table 1 XPS data of pure TiO2 and 3%Ni-TiO2 samples

Sample	E_b/eV
Sample	T $i 2 p 32$	T $i 2 p 12$	O₁_s	N $i 2 p 32$	N $i 2 p 12$
Pure TiO₂	459.0	464.7	530.2
3%Ni-TiO₂	458.8	464.5	530.1	855.9	873.5

Table 1 XPS data of pure TiO2 and 3%Ni-TiO2 samples

Sample	E_b/eV
Sample	T $i 2 p 32$	T $i 2 p 12$	O₁_s	N $i 2 p 32$	N $i 2 p 12$
Pure TiO₂	459.0	464.7	530.2
3%Ni-TiO₂	458.8	464.5	530.1	855.9	873.5

Fig.3 UV-Vis DRS spectra of different samplesa. TiO2; b. TiO2-MBA; c. 3%Ni-TiO2; d. 3%Ni-TiO2-MBA.

Fig.4 SERS spectra of 4-MBA adsorbed on different samples a. TiO2; b. 0.5%Ni-TiO2; c. 1%Ni-TiO2; d. 3%Ni-TiO2; e. 5%Ni-TiO2.

Fig.5 Normalized Raman intensity of 4-MBA adsorbed on Ni-TiO2 at 1594 cm-1Ratio of Raman intensity of 4-MBA adsorbed on Ni-TiO2 to that of 4-MBA adsorbed pure TiO2 at 1594 cm-1.

参考文献 24

[1]	Nie S. M., Emory S. R., Science,1997, 275, 1102—1106
[2]	Nie S., Xing Y., Kim G. J., Simons J. W., Ann. Rev. Biomed. Eng., 2007, 9, 257—288
[3]	Tian Z. Q., J. Raman Spectrosc., 2005, 36, 466—470
[4]	Lombardi J. R., Birke R. L., J. Phys. Chem. C,2008, 112, 5605—5617
[5]	Haynes C. L., Yonzon C. R., Zhang X. Y., van Duyne R. P., J. Raman Spectrosc., 2005, 36, 471—484
[6]	Kneipp K., Moskovits M., Kneipp H., Topics in Applied Physics,2006, 10, 1—464
[7]	Weatherby S., Faraday Discussions, 2006, 132, 9—328
[8]	Tian Z. Q., Ren B., Wu D. Y., J. Phys. Chem. B,2002, 106, 9463—9483
[9]	Whitney A. V., Myers B. D., van Duyne R. P., Nano Lett., 2004, 4, 1507—1511
[10]	Tian Z.Q., Ren B., Li J. F., Yang Z. L.,Chem. Commun., 2007, 3514—3534
[11]	Yang L. B., Jiang X., Ruan W. D., Zhao B., Xu W. Q., Lombardi J. R., J. Phys. Chem. C,2008, 112, 20095—20098
[12]	Musumeci A., Gosztola D., Schiller T., Dimitrijevic N. M., Mujica V., Martin D., Rajh T., J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 6040—6041
[13]	Sun Z. H., Zhao B., Lombardi J. R., Appl. Phys. Lett., 2007, 91, 221106-1—221106-3
[14]	Hou J. L., Jia X. F., Xue X. X., Chen L., Song W., Xu W. Q., Zhao B., Chem. J. Chinese Universities,2012, 33(1), 139—143
	(侯近龙, 贾祥非, 薛向欣, 陈雷, 宋微, 徐蔚青, 赵冰. 高等学校化学学报, 2012, 33(1), 139—143)
[15]	Wang Y. F., Zhang J. H., Jia H. Y., Li M. J., Zeng J. B., Yang B., Zhao B., Xu W. Q., J. Phys. Chem. C,2008, 112, 996—1000
[16]	Zhao B., Xu W. Q., Ruan W. D., Han X. X., Chem. J. Chinese Universities,2008, 29(12), 2591—2596
	(赵冰, 徐蔚青, 阮伟东, 韩晓霞. 高等学校化学学报, 2008, 29(12), 2591—2596)
[17]	Yang L. B., Zhang Y., Ruan W. D., Zhao B., Xu W. Q., Lombardi J. R., J. Raman Spectrosc., 2010, 41, 721—726
[18]	Yang L. B., Jiang X., Chen L., Ruan W. D., Xu W. Q., Zhao B., Chem. J. Chinese Universities,2010, 31(5), 1019—1022
	(杨立滨, 江欣, 陈雷, 阮伟东, 徐蔚青, 赵冰. 高等学校化学学报, 2010, 31(5), 1019—1022)
[19]	Zhang Q. H., Gao L., Guo J. K., Appl. Catal. B,2000, 26, 207—215
[20]	Zhang W., Zhu S., Li Y., Wang F., Vacuum,2008, 82, 328—335
[21]	Liu Y., Wei J. H., Xiong R., Pan C. X., Shi J., Appl. Surf. Sci., 2011, 257, 8121—8126
[22]	Li J. X., Xu J. H., Dai W. L., Li H. X., Fan K. N., Appl. Catal. B,2009, 85, 162—170
[23]	Wang Y. F., Hu H. L., Jing S. Y., Wang R. X., Sun Z. H., Zhao B., Zhao C., Lombardi J. R., Anal. Sci., 2007, 23, 787—791
[24]	Perez L. C., Kador L., Peng B., Thelakkat M., J. Phys. Chem. B,2006, 110, 8723—8730

金属镍掺杂改进纳米TiO₂的表面增强拉曼散射性能

Improvement of Surface-enhanced Raman Scattering Properties of TiO₂ Nanoparticles by Metal Ni Doping^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 24

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	宋有为, 安江伟, 王征, 王旭慧, 权燕红, 任军, 赵金仙. Ag,Zn,Pd掺杂对铜基催化剂草酸二甲酯选择性加氢反应的影响[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20210842.
[2]	夏大成, 周瑞, 涂博, 蔡志伟, 高难, 姬晓旭, 常钢, 任小明, 何云斌. 银/金纳米线阵列表面增强拉曼基底的制备及对孔雀石绿的高灵敏度检测[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(3): 20210731.
[3]	姜珊, 申倩倩, 李琦, 贾虎生, 薛晋波. Pd增强缺陷态TiO₂纳米管阵列的光催化产氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220206.
[4]	陈韶云, 张行颖, 刘奔, 田杜, 李奇, 陈芳, 胡成龙, 陈建. Ag纳米粒子在TiO₂四棱柱阵列上的可控生长及其SERS效应[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2381.
[5]	程效, BORA Debajeet K., Per⁃Anders, GUO Jinghua, 罗毅. 理论研究晶体场效应和电荷转移效应对Co²⁺的2p电子X射线L_2,3吸收边光谱的影响[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(7): 2197.
[6]	李欣宇, 李志伟, 张兴元. 硫磺素型聚乳酸/苯磺酸室温磷光体系的构建[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1987.
[7]	吴启亮, 梅晋豪, 李铮, 范海东, 张彦威. 多种纳米结构Fe掺杂TiO₂光热耦合水分解制氢研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 1837.
[8]	徐安琪, 李彬, 杜芳林. 有序介孔TiO₂的合成及光解水产氢应用[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(4): 978.
[9]	常慧, 姚双全, 韩文佳, 康榭娜, 张力, 李新平, 张召. 三联吡啶化合物的溶剂致荧光变色及丁醇异构体鉴别[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 902.
[10]	李奇, 田杜, 陈韶云, 钟敏, 胡成龙, 陈建. 银纳米片在无纺布纤维上的可控组装及其SERS效应[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 736.
[11]	唐文涛, 李圣凯, 王昚, 陈龙, 陈卓. 基于激光介导富集的表面增强拉曼分析[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3054.
[12]	李肖乾, 张华, 路海健, 刘畅, 刘庆龙, 马夏禹, 方媛萍, 梁大鹏. 内部萃取电喷雾电离质谱对二氧化钛纳米线阵列光催化降解罗丹明B反应机理的研究[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(9): 2003.
[13]	张梦瑶, 余仁鹏, 韩梅, 刘建芳, 李末霞, 胡家文, 田中群. 盐诱导金纳米粒子自组装和沉降制备具有宽波段吸收特性的黑金[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(8): 1903.
[14]	王琳硕, 李昆杰, 刘玉敏, 赵瑞红, 李青, 钱鑫, 张帆, 薛志伟. 三苯基均三嗪基团调控敏化染料光电性能的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(7): 1653.
[15]	吴桐, 丛丽娜, 孙立群, 谢海明. 氧缺位结构介孔二氧化钛/聚乙烯复合隔膜在锂硫电池中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(7): 1661.