贵金属团簇与四氯二苯并对二恶英相互作用及其表面增强研究

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二恶英类化合物,因其严重的潜在毒性受到了国际社会的广泛关注。在众多的二恶英中,以2,3,7,8-四氯二苯并二恶英的毒性最强。然而目前对其的检测手段却较为有限,并且实验操作较为复杂,存在较强的安全隐患。拉曼光谱作为一种很好的探测手段,具有无损、方便、快捷等优点。借助表面增强拉曼光谱可以极大地提高探测灵敏度,在痕迹检测中可得到应用推广。众所周知,表面增强拉曼光谱探测可将信号提高几个到十几个数量级。也就是说,如果探测分子吸附在金属表面,所检测的拉曼信号强度就会增强几个到十几个数量级,并且表面增强拉曼光谱在某些方面的检测,已经达到了单分子探测的水平,因此,非常有必要将表面增强拉曼散射光谱应用二恶英的痕量测试中去。  基于DFT和HF方法,计算了2,3,7,8-TCDD结构和振动性质,并获得与现有实验数据最为接近的理论计算方法。为了考察分子与金属表面的吸附和相互作用,建立了不同金属原子及金属离子吸附2,3,7,8-TCDD分子的模型体系,计算了它们的分子结构、电子结构和振动性质及拉曼光谱,比较了不同金属原子或离子吸附2,3,7,8-TCDD分子所带来的拉曼散射增强效果,并研究了这些拉曼散射峰的变化与分子结构的关系。其中,增强效果较好的为银离子吸附和金离子吸附。银离子的氯端吸附在1633cm-1波数,比自由态的TCCD的拉曼散射强度增强了148倍;金离子的氧端吸附在1327cm-1波数比自由态TCDD增强了508倍。虽然这两种离子的的吸附都带来了较好的增强效果,但具体的增强方式还是存在一些差异。因此,文中详细地分析了结构的变化、金属离子与分子中不同原子之间的相互作用;另外,根据不同体系拉曼散射强度的变化,对拉曼强度变化较大的特征振动进行了分析和讨论。文中给出的计算结果可用于指导相应的实验研究。
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