D0I:10.13374/1.issm100103.2008.03.002 第30卷第3期 北京科技大学学报 Vol.30 No.3 2008年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2008 电化学沉积Rh制备紫外拉曼活性基底 刘鹏2)刁 鹏)张大峰)项民)张琦)王凤平) 1)北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科技大学应用科学学院，北京100083 摘要Rh在紫外激发区间有着较强的表面增加拉曼散射(SERS)·用循环伏安法研究了RhCl3溶液中Rh3+在A电极上 的电化学还原行为，用恒电位阶跃法在Au基底上制备了h沉积层，并用场发射扫描电子显微镜、能谱及电化学方法对得到 的沉积层进行了表征·结果表明，在所选择的电位下用电沉积方法能够在金表面得到均匀的h沉积层，该沉积层保持了金属 Rh原有的电化学特性.采用电化学方法通过先粗糙Au电极再沉积Rh的策略，可以制备粗糙的Rh表面作为紫外SERS基 底·拉曼光谱实验表明，以吡啶为探针分子，该基底具有很好紫外$ER$活性· 关键词铑：表面增强拉曼光谱：紫外拉曼光谱：粗糙表面 分类号TG146.3+7;0433.5+4 Electrochemical deposition of Rh as an active UV-SERS substrate LIU Peng),DIAO Peng).ZHA NG Dafeng),XIA NG Min),ZHA NG Qi,WANG Fengping2) 1)School of Material Science and Engineering.Beihang University,Beijing 100083.China 2)Applied Science School.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT The transition metal Rh is highly active in surface-enhanced Raman scattering (SERS)under ultraviolet activation. The electrochemical deposition behavior of Rhon Au electrode was studied using cyclic voltammetry (CV)and a layer of Rh was prepared on Au substrate by constant potential step method.Scanning electron microscopy (SEM),energy dispersive X-ray spec- troscopy (EDX)and electrochemical method were employed to characterize the Rh layer.The experimental results show that a uni- form Rh layer has been obtained on Au surface.Electrochemical measurements demonstrate that the resulting Rh layer exhibits the same electrochemical properties as those of bulk Rh in sulfuric solution.The rough Rh substrate was prepared by using the following strategy:firstly.a rough Au substrate was prepared by electrochemical method,and then a layer of Rh was electrochemically deposit- ed on the rough Au surface.The obtained Rh film has the roughness similar to that of Au substrate and exhibits good SERS activity when using pyridine as the probe molecule. KEY WORDS Rh:surface-enhanced Raman scattering (SERS):ultraviolet Raman scattering:rough surface 在一些粗糙金属的表面，吸附分子的拉曼光谱 果是同基底密切相关的，因此活性基底的制备在 可以被极大地增强，这一现象被称为表面增强拉曼 SERS研究中占有至关重要的地位. (surface-enhanced Raman scattering,SERS)(1]. 粗糙的金属表面是获得高SERS活性基底的必 由于SERS具有极大的增强效应，不仅可以检测到 要条件.Au、Ag和Cu等过渡金属，经过适当的方法 单分子层甚至单个分子，而且能够提供分子在固体 粗糙，可以获得质量很高的SERS信号，这方面已有 表面吸附的结构信息，近年来受到人们的广泛关 大量的研究报道山)，然而在紫外光激发下，这些 注2]，目前，SERS的研究主要集中在以下几个方 金属却表现不出很好的SERS活性，这主要是由于 面：(1)活性基底的制备]；(2)增强机理的研 它们自身的介电常数的特性决定的，因此制备在紫 究6]；(3)SERS的应用[-0]等.而SERS的增强效 外光区具有SERS活性的基底对于研究紫外SERS 收稿日期：2006-12-10修回日期：2007-01-30 的机理和应用具有极为重要的意义，Rh等过渡族 基金项目：国家自然科学基金资助项目(Na.20373005) 金属，由于其介电常数的特点，能很好地满足紫外激 作者简介：刘鹏(1981一)男，硕士研究生：刁鹏(1967-)，男， 发下SERS的产生条件，具有很强的SERS活性，这 副教授，博士 在理论]和实验]上都已经得到了证明.然而，电化学沉积 Rh 制备紫外拉曼活性基底 刘 鹏1‚2） 刁 鹏1） 张大峰1） 项 民1） 张 琦1） 王凤平2） 1） 北京航空航天大学材料科学与工程学院‚北京100083 2） 北京科技大学应用科学学院‚北京100083 摘 要 Rh 在紫外激发区间有着较强的表面增加拉曼散射（SERS）．用循环伏安法研究了 RhCl3 溶液中 Rh 3＋在 Au 电极上 的电化学还原行为‚用恒电位阶跃法在 Au 基底上制备了 Rh 沉积层‚并用场发射扫描电子显微镜、能谱及电化学方法对得到 的沉积层进行了表征．结果表明‚在所选择的电位下用电沉积方法能够在金表面得到均匀的 Rh 沉积层‚该沉积层保持了金属 Rh 原有的电化学特性．采用电化学方法通过先粗糙 Au 电极再沉积 Rh 的策略‚可以制备粗糙的 Rh 表面作为紫外 SERS 基 底．拉曼光谱实验表明‚以吡啶为探针分子‚该基底具有很好紫外 SERS 活性． 关键词 铑；表面增强拉曼光谱；紫外拉曼光谱；粗糙表面 分类号 TG146∙3＋7；O433∙5＋4 Electrochemical deposition of Rh as an active UV-SERS substrate LIU Peng 1‚2）‚DIA O Peng 1）‚ZHA NG Dafeng 1）‚XIA NG Min 1）‚ZHA NG Qi 1）‚W A NG Fengping 2） 1） School of Material Science and Engineering‚Beihang University‚Beijing100083‚China 2） Applied Science School‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT T he transition metal Rh is highly active in surface-enhanced Raman scattering （SERS） under ultraviolet activation． T he electrochemical deposition behavior of Rh 3＋ on Au electrode was studied using cyclic voltammetry （CV） and a layer of Rh was prepared on Au substrate by constant potential step method．Scanning electron microscopy （SEM）‚energy dispersive X-ray spec￾troscopy （EDX） and electrochemical method were employed to characterize the Rh layer．T he experimental results show that a uni￾form Rh layer has been obtained on Au surface．Electrochemical measurements demonstrate that the resulting Rh layer exhibits the same electrochemical properties as those of bulk Rh in sulfuric solution．T he rough Rh substrate was prepared by using the following strategy：firstly‚a rough Au substrate was prepared by electrochemical method‚and then a layer of Rh was electrochemically deposit￾ed on the rough Au surface．T he obtained Rh film has the roughness similar to that of Au substrate and exhibits good SERS activity when using pyridine as the probe molecule． KEY WORDS Rh；surface-enhanced Raman scattering （SERS）；ultraviolet Raman scattering；rough surface 收稿日期：2006-12-10 修回日期：2007-01-30 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．20373005） 作者简介：刘 鹏（1981—）‚男‚硕士研究生；刁 鹏（1967—）‚男‚ 副教授‚博士 在一些粗糙金属的表面‚吸附分子的拉曼光谱 可以被极大地增强‚这一现象被称为表面增强拉曼 散射（surface-enhanced Raman scattering‚SERS） ［1］． 由于 SERS 具有极大的增强效应‚不仅可以检测到 单分子层甚至单个分子‚而且能够提供分子在固体 表面吸附的结构信息‚近年来受到人们的广泛关 注［2—3］．目前‚SERS 的研究主要集中在以下几个方 面：（1） 活性基底的制备［4—5］；（2） 增强机理的研 究［6］；（3）SERS 的应用［7—10］等．而 SERS 的增强效 果是同基底密切相关的‚因此活性基底的制备在 SERS 研究中占有至关重要的地位． 粗糙的金属表面是获得高 SERS 活性基底的必 要条件．Au、Ag 和 Cu 等过渡金属‚经过适当的方法 粗糙‚可以获得质量很高的 SERS 信号‚这方面已有 大量的研究报道［11—13］．然而在紫外光激发下‚这些 金属却表现不出很好的 SERS 活性‚这主要是由于 它们自身的介电常数的特性决定的‚因此制备在紫 外光区具有 SERS 活性的基底对于研究紫外 SERS 的机理和应用具有极为重要的意义．Rh 等过渡族 金属‚由于其介电常数的特点‚能很好地满足紫外激 发下 SERS 的产生条件‚具有很强的 SERS 活性‚这 在理论［14］ 和实验［15］ 上都已经得到了证明．然而‚ 第30卷 第3期 2008年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．3 Mar．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．03．002