界面水的取向和构型在许多表面过程中都发挥关键的作用,并深刻影响各种界面的结构和功能,由此而长期成为表面科学、生物、化学和地质等领域的重要基础性课题。为了深入认知水在固/液界面的结构和行为,人们发展了各种原位和非原位的谱学技术,但是由于数量巨大体相(约55摩尔)的信号干扰,难以抽提出微弱的界面水信号,迄今所获得的信息尚十分有限。由于水分子的拉曼散射截面很小,常规拉曼光谱技术无法获得固/液体系的界面水的信息。表面增强拉曼光谱(SERS)由于具有检测表面分子的超高灵敏度而具有独特优势。但是,人们迄今仅在具有高SERS活性的金,银、铜电极体系获得水的SERS信号,并且难度很大,进展有限。因此,在更具应用背景的各种过渡金属(ⅧB族元素)的电极表面获得SERS信号,是一个具有重要科学意义的挑战性课题,也是本论文工作的主攻方向。由于无法在具有弱SERS活性的铂族金属上获得水的SERS信号,我们采用了“借力”的策略,即在高SERS活性的金纳米粒子表面沉积一层极薄的过渡金属层,试图借助于金核的电磁场增强的长程作用,以获得铂和钯表面水的SERS。本论文研究的主要内容包括:(1)通过优化实验仪器条件(特别是光谱仪的收集效率),提高了实验的检测灵敏度;设计和采用立式电解池和薄层溶液技术,将研究的电位范围拓宽到有强烈氢析出的反应电位区间;(2)合成核壳结构纳米粒子,在金核表面无针孔沉积包裹极薄的铂或钯金属原子壳层,成功地在过渡金属电极表面得到了水的SERS信号,并探讨了有关电磁场增强机理。(3)为了全面认知水在各种金属表面的吸附过程和深入探讨其SERS机制,通过改变溶液的离子种类、浓度和pH值,考察了这些因素对界面水SERS行为的影响。我们比较了铂和钯基底的水的SERS谱图与金电极的明显差异,并通过量子化学计算的研究,初步提出了有关三种金属/溶液的界面水结构的模型。