表面增强拉曼光谱具有极高的检测灵敏度,在一定情况下可以进行单分子检测,通过研究分子的表面增强拉曼光谱(SERS)可以对表面吸附分子的结构和反应进行一系列的研究。对巯基苯胺(PATP)是表面增强拉曼光谱研究中非常重要的一个探针分子,在银、金和铜纳米结构表面,其SERS光谱有一些异常谱峰(1142 cm-1、1391 cm-1、1440 cm-1)。SERS的相关研究者对于这些异常峰的来源有很大的争议,主要有三种解释,分别是光诱导的电荷转移增强机理、苯环发生苯醌式的结构互变异构化和电荷隧道增强机理。但是本课题组通过理论计算,认为这些异常峰的本质是源于吸附在银纳米粒子上的PATP在拉曼激发光的作用下发生表面催化偶联反应,产生了p,p’-二巯基偶氮苯(DMAB),这些异常峰来自于这一表面新物种的拉曼信号。　　虽然本课题组通过合成DMAB和测定它在银电极上的SERS谱,证明了理论预测结果的正确性,但有些研究组仍然怀疑以前的报道。为了提出更进一步理论和实验证据,我们提出同位素标记SERS证明早期报道结论。通过理论计算发现,当PATP苯环上的氢被氘取代之后,其相应的SERS谱峰都有不同程度的位移。因此,通过比较相应的氘代PATP、p,p’-二巯基氘代DMAB、吸附在银簇上的氘代PATP(Ag5-d4-PATP-Ag5)和吸附在银簇上的p,p’-二巯基氘代DMAB(Ag5-d8-DMAB-Ag5)的SERS谱,可能用来区分谱峰是来自初始吸附物种,还是发生表面催化偶联反应后的氘代DMAB。　　本论文结合理论计算和实验研究,通过有机反应合成了氘代对巯基苯胺,并对反应物、反应中间体和产物,如对氯硝基苯、对巯基硝基苯、对巯基苯胺、氘代对氯硝基苯以及氘代对巯基苯胺做了相关的表面增强拉曼光谱表征后发现,当这些分子吸附在银纳米粒子上,在1M氢氧化钠溶液中,在采集拉曼光谱中氘代对巯基苯胺吸附分子很容易发生表面催化偶联反应。实验测得的SERS谱峰与理论计算结果吻合,这说明对巯基苯胺的异常峰来自于p,p’-二巯基偶氮苯。同时,溶液的pH值对这样的光反应有明显的影响。