铁原卟啉在电极表面吸附与反应的现场振动光谱法研究

摘要

表面电化学是表面科学与电化学的重要交叉学科。目前表面电化学的热点之一是生物界面电化学。其研究内容主要包括构建、表征和使用通过生物分子或相关分子构建的具有生物活性的界面。这种电极/电解液功能界面不仅能为生物分子的电子传递等研究提供模型场所，还对电催化和生物传感的研究提供潜在信息。 金属卟啉广泛存在于自然界，是生物体内各种蛋白质的重要辅基。铁原卟啉(简称FePP)是一种重要的金属卟啉，是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素c和过氧化酶等蛋白(haeme-proteins)共同的活性组分，在生物体内具有运输和催化等重要生理功能。近年来，又发现它与一氧化氮的结合(亚硝酰化)和血管舒张、神经传导和细胞毒化等生理过程密切相关。另外它还对不少无机物如，NO<,2><'->，O<,2>，H<,2>O<,2>，CO<,2>等的还原具有电催化效应。对于铁原卟啉在电极表面吸附与反应的研究可以实现对此分子在生物和电催化方面分子水平上的理解，还为实现生物催化和生物传感实用化提供重要依据。 衰减全反射表面增强红外光谱(ATR-SEIRAS)和表面增强拉曼光谱(SERS)具有较高的增强信号，是研究自组装分子在表面的吸附取向以及自组装分子与电极表面电子传递的有利表征手段。铁原卟啉的大部分骨架振动模式是拉曼活性的。传统的SERS技术仅限于币类金属，这就限制了SERS对于铁原卟啉功能化界面的研究。SERS表面选律复杂，也不利于判断分子的吸附取向。另外，拉曼光谱对于铁原卟啉与小分子配位研究主要通过骨架振动频率的改变间接推测，不利于表面配位反应特别是与NO和CO等极性小分子配位反应的研究。铁原卟啉外围替代基团羧基的振动是红外活性的，通过研究羧基在金属电极表面的吸附，可以推测铁原卟啉的吸附取向。而且红外光谱对极性小分子很敏感，所以ATR-SEIRAS可方便研究铁原卟啉与NO和CO等极性小分子的表面配位反应。 铅酸蓄电池仍然为二次电池中应用范围最广，技术最成熟的化学电源。但由于板栅合金的阳极腐蚀和合金表面的高阻抗的形成使电池放电性能和深充放寿命方面仍存在一些难以解决的问题。板栅的腐蚀性能和合金表面高阻抗层的形成与材料的组成和性质以及表面氧化物膜的生长机理密切相关。我们论文的部分工作是研究阳极膜的生长机理以及筛选合适的材料，进而提高电池性能和延长电池使用寿命。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1-1引言

1-2金属卟啉类分子的表面功能化综述

1-2-1金属卟啉的结构和功能

1-2-2金属卟啉表面功能化研究现状

1-3衰减全反射表面增强红外光谱和表面增强拉曼光谱

1-3-1衰减全反射表面增强红外光谱

1-3-2表面增强拉曼光谱

1-4铁原卟啉的研究现状

1-4-1铁原卟啉

1-4-2铁原卟啉的功能

1-5阀控式铅酸蓄电池正极板栅的研究背景

1-5-1阳极腐蚀膜的研究

1-5-2合金添加对于铅阳极膜性质的影响

论文的主要研究工作与意义

1-6参考文献

第二章实验部分

2-1所用试剂

2-2所用仪器及技术

2-3参考文献

第三章铁原卟啉在金电极表面吸附的现场衰减全反射表面增强红外光谱(in situ ATR-SEIRAS)研究

3-1引言

3-2实验

3-3结果与讨论

3-4本章小结

3-5参考文献

第四章吸附在金电极表面的铁原卟啉与CO配位反应的现场衰减全反射表面增强红外光谱(in situ ATR-SEIRAS)的研究

4-1引言

4-2实验

4-3结果与讨论

4-4本章小结

4-5参考文献

第五章吸附在金电极表面的铁原卟啉与NO配位反应的现场衰减全反射表面增强红外光谱(in situ ATR-SEIRAS)研究

5-1引言

5-2实验

5-3结果与讨论

5-4本章小结

5-5参考文献

第六章铁原卟啉在铂表面吸附的现场振动光谱法研究

6-1引言

6-2实验

6-3结果与讨论

6-4本章小结

6-5参考文献

第七章硫酸溶液中铅电极上阳极Pb(Ⅱ)膜的阳极极化以及稀土元素Yb的添加对铅电极上阳极Pb(Ⅱ)膜和PbO2生长的影响

7-1引言

7-2实验

7-3结果与讨论

7-3-1硫酸溶液中铅电极上阳极Pb(Ⅱ)膜的阳极极化

7-3-2铅—镱合金在硫酸溶液中生长的阳极Pb(Ⅱ)膜性质的影响

7-3-3铅—镱合金在硫酸溶液中生长的阳极PbO2膜的电化学性质

7-4本章小结

7-5参数文献

作者攻读博士学位期间发表与交流论文

致谢