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研究生: 林俊佑
Lin, Jyun-You
論文名稱: 利用拉曼和表面增強拉曼光譜技術鑑定雙核金屬錯合物-四-(乙醯氧基)化二釕、三核混金屬串錯合物-四-(二吡啶胺)化二釕鎳與五核混金屬串錯合物-四-(三吡啶二胺)化二釕三鎳中過渡金屬之價數
Redox Reaction of Heterometal Extended Metal-Atom Chain Complex Diruthenium Nickel Dipyridylamide using Surface Enhanced Raman Scattering
指導教授: 陳益佳
Chen, I-Chia
口試委員: 鄭博元
高雅婷
陳益佳
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 180
中文關鍵詞: 金屬串拉曼表面增強拉曼針尖增強拉曼
外文關鍵詞: metal string, Raman, SERS, TERS
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  • 本論文研究Ru2(OAc)4Cl雙核金屬錯合物與Ru2Ni(dpa)4Cl2、[Ru2Ni(dpa)4Cl2]PF6與Ru2Ni(dpa)4(NCS)2 (dpa=di-pyridyl-amine)直線型三核混金屬串錯合物與Ru2M3(tpda)4(NCS)2 (M = Ni、Co) (tpda=tri-pyridyl-diamine)直線型五核混金屬串錯合物分子的振動模式,以了解其中過渡金屬(Ru、Ni、Co)中所帶價數。我們利用He-Ne雷射(632.8 nm)以及Nd-YAG(532 nm)為激發光源及高解析拉曼光譜系統,測量了雙核金屬錯合物、直線型三核混金屬串錯合物和直線型五核混金屬串錯合物的拉曼與表面增強拉曼光譜(SERS),配合紅外光吸收光譜與理論計算結果,對直線型三核與五核異核混金屬串錯合物中[Ru2]之價數進行指認。在異核混金屬串分子的表面增強拉曼光譜(SERS)中,我們發現其與固態拉曼光譜比較的結果,發現其光譜位置會受到金屬奈米粒子表面熱電子的影響,造成異核金屬串會氧化還原。我們以Ru2(OAc)4Cl 中[Ru2]5+之電子組態為(σ)2(π)4(δ)2(δ*)1(π*)2 Ru-Ru間振動頻率為327 cm-1,在金奈米粒子中還原成[Ru2]4+ Ru-Ru間振動頻率為321 cm-1,在銀奈米粒子中氧化成[Ru2]6+Ru-Ru間振動頻率為337 cm-1。由上述所指認之[Ru2]價數及其 Ru-Ru間振動頻率,[Ru2Ni(dpa)4Cl2]0,1+和Ru2Ni(dpa)4(NCS)2中固態拉曼光譜Ru-Ru間振動頻率為327cm-1 、333 cm-1及325 cm-1 [Ru2]價數被指認為+5、+5.5、+5,而[NiRu2Ni2(tpda)4(NCS)2]0,1+ 中固態拉曼光譜Ru-Ru間振動頻率為337cm-1 及335 cm-1 [Ru2]價數被指認為+6和+6,[Ru2Co3(tpda)4(NCS)2]0,1+中固態拉曼光譜Ru-Ru間振動頻率為320 cm-1及319 cm-1[Ru2]價數被指認為+4和+4 。


    Surface enhanced Raman scattering (SERS) spectra of heterometal extended metal atom chain (EMAC) complexes diruthenium nickel dipyridylamide [Ru2Ni(dpa)4Cl2]0,1+ display Ru-Ru stretching band at 312 cm-1. However, these bands obtained in solid form are at 327 and 333 cm-1 for the neutral and oxidized complexes, respectively. In these EMACs, moiety ruthenium dimer has charge [Ru2]+5 and nickel has charge Ni+1 and Ni+2, respectively. Hence, their Ru-Ru stretching wavenumbers are similar. When the thiol molecule 3-mercaptopropionic acid was used to cover the surface of nanoparticle the band positions are blue shifted to those in solid form. The hot electron was proposed to be produced when the surface plasmon band of nanoparticle is excited. The electron configuration of moiety [Ru2]+5 is (σ)2(π)4(δ)2(δ*)1(π*)2 thus the bond order is 2.5. When reduction occurs, one extra electron fills in the antibonding orbital weakening the Ru-Ru bonding. For both EMAC complexes ruthenium is reduced to [Ru2]+4 and the Ru-Ru stretching is about 321 cm-1. When oxidation occurs, one electron removed from antibonding orbital strengthen the Ru-Ru bonding. For both EMAC complexes ruthenium is oxidation to [Ru2]+6 and the Ru-Ru stretching is about 337 cm-1. So we can identified the valence of transition metal in the heterometal extended metal atom chain (EMAC) complexes diruthenium nickel dipyridylamide.

    第一章 序論 1 1.1 前言…………………………………………………………………………….. 1 1.2 分子導線的發展與介紹……………………………………………………….. 2 1.2.1 直線型三核金屬串錯合物……………………………………………... 3 1.2.2 直線型五核金屬串錯合物……………………………………………... 3 1.2.3 直線型多核混金屬串錯合物…………………………………………... 4 1.3 直線型多核混金屬串錯合物之物理性質………………………………….. 4 1.3.1 [Ru2Ni(dpa)4Cl2]0,1+錯合物之物理性質……………………………...... 5 1.3.2 Ru2M3(tpda)4(NCS)2 (M=Ni、Co)錯合物之物理性質………………... 7 1.4 熱電子的發展與介紹……………………………………………………….. 1.4.1 熱電子的產生及性質…………………………………………………... 1.4.2 熱電子對於表面增強拉曼光譜的影響………………………………... 1.4.3 避免熱電子對於待測物之影響………………………………………... 1.5 針尖增強拉曼散射光譜技術的發展與討論……………………………….. 9 9 10 10 11 第二章 實驗儀器與樣品製備 32 2.1 高解析拉曼光譜系統……………………………………………………….. 32 2.1.1 雷射光源………………………………………………………………... 33 2.1.2 光路設計與元件說明…………………………………………………... 34 2.1.3 分光與偵測系統………………………………………………………... 37 2.1.4 光譜位置校正…………………………………………………………... 38 2.2 樣品製備與實驗方法……………………………………………………….. 40 2.2.1 固態拉曼光譜實驗……………………………………………………... 40 2.2.2 表面增強拉曼散射光譜實驗…………………………………………... 41 2.2.2.1 奈米金粒子的製備………………………………………………… 2.2.2.2 奈米銀粒子的製備………………………………………………… 2.2.2.3 硫醇分子修飾到奈米粒子表面的製備…………………………… 41 42 43 2.2.2.4 奈米粒子表面的特性與金屬串分子對奈米粒子的修飾………… 2.2.2.5 硫醇保護之奈米粒子表面增強拉曼散射光譜…………………… 2.2.3 針尖增強拉曼散射光譜實驗…………………………………………... 2.2.3.1 奈米黃金探針的製備……………………………………………… 2.2.3.2 黃金基板樣品的製備……………………………………………… 2.2.3.3 針尖增強拉曼散射光譜之實驗步驟……………………………… 44 45 45 46 47 47 2.2.4 紅外光吸收光譜、霍氏轉換紅外光吸收光譜實驗…………………... 47 2.2.5 紫外-可見-近紅外光吸收光譜實驗…………………………………… 2.2.6 掃描式電子顯微鏡……………………………………………………... 48 49 第三章 實驗結果 60 3.1 二釕金屬錯合物之固態拉曼光譜………………………………………….. 60 3.2 三核混金屬串錯合物之固態拉曼光譜…………………………………….. 60 3.3 五核混金屬串錯合物之固態拉曼光譜…………………………………….. 3.4 二釕金屬錯合物之表面增強拉曼光譜…………………………………….. 60 61 3.5 三核混金屬串錯合物之表面增強拉曼散射光譜………………………….. 61 3.6 五核混金屬串錯合物之表面增強拉曼散射光譜………………………….. 3.7 三核混金屬串錯合物之紅外光吸收光譜………………………………….. 3.8 五核混金屬串錯合物之紅外光吸收光譜………………………………….. 3.9 雙核金屬串錯合物之紫外-可見-近紅外光吸收光譜……………………. 3.10 三核混金屬串錯合物之紫外-可見-近紅外光吸收光譜……………..….. 3.11 五核混金屬串錯合物之紫外-可見-近紅外光吸收光譜……………..….. 3.12 孔雀石綠之針尖增強拉曼散射光譜.………………………………….….. 62 62 63 63 63 63 64 第四章 光譜分析與討論 107 4.1 二釕金屬錯合物光譜分析與指認………………………………………….. 107 4.2 光譜分析與指認…………………………………………………………….. 107 4.3 Hdpa之光譜指認…………………………………………………………… 108 4.4 三核異金屬串錯合物之光譜指認………………………………………….. 108 4.4.1 [Ru2Ni(dpa)4Cl2]0,1+、Ru2Ni(dpa)4(NCS)2在410~1650 cm-1區段之光譜指認與討論…………………………………………………………... 108 4.4.2 [Ru2Ni(dpa)4Cl2]0,1+、Ru2Ni(dpa)4(NCS)2之Ru-Ru伸縮振動模式位置確認……………………………………………................................... 109 4.4.3 [Ru2Ni(dpa)4Cl2]0,1+、Ru2Ni(dpa)4(NCS)2之SERS光譜其變化與討論............................................................................................................... 110 4.4.4 [Ru2Ni(dpa)4Cl2]0,1+、Ru2Ni(dpa)4(NCS)2之SERS光譜指認………... 4.4.5 [Ru2Ni(dpa)4Cl2]0,1+、Ru2Ni(dpa)4(NCS)2之紅外光譜指認與討論….. 114 115 4.5 H2tdpa之光譜指認………………..………………………………………… 116 4.6 五核異金屬串錯合物之光譜指認…..……………………………………… 116 4.6.1 NiRu2Ni2(tpda)4(NCS)2 及 Ru2Co3(tpda)4(NCS)2在550~1650 cm-1區段之光譜指認與討論…………………………………………………... 117 4.6.2 [NiRu2Ni2(tpda)4(NCS)2]0,1+ 及[Ru2Co3(tpda)4(NCS)2]0,1+之Ru-Ru伸縮振動模式位置確認…………………………………………………... 117 4.6.3 NiRu2Ni2(tpda)4(NCS)2 及 [NiRu2Ni2(tdpa)4(NCS)2]PF6之SERS光譜其變化與討論………………………………………………………... 118 4.6.4 Ru2Ni3(tpda)4(NCS)2及 [NiRu2Ni2(tdpa)4(NCS)2]PF6之SERS光譜指認……………....................................................................................... 119 4.7 孔雀石綠之針尖增強拉曼光譜分析討論…………………..……………... 120 第五章 結論………………………………………………………………………... 121 參考文獻…………………………………………………………………………....... 177

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