本課題申請針對鐵、鈷、鎳及其合金相關緩蝕劑作用理論發展的滯后性以及衰減全反射表面增強紅外光譜（ATR-SEIRAS)對此研究的優勢和挑戰而提出的。具體上，在鐵系金屬及合金表面上構建新型、綠色和具有高效緩蝕功能的分子薄膜，如咪唑啉衍生物類分子自組裝型的緩蝕膜、氨基酸類吸附膜和電嫁接或電聚合的修飾膜等，利用高靈敏度、寬頻檢測和配有流動池架構的電化學ATR-SEIRAS 技術，輔以表面增強拉曼光譜，結合經典電化學測量與非原位表面分析手段，從分子水平上多方位探討上述緩蝕劑官能團結構、金屬組分及環境介質（含水體系、有機和離子液體體系）等因素對緩蝕效應的影響機制。通過課題研究，進一步發展鐵系金屬及其合金電極上緩蝕研究的新體系和新方法，闡明新型緩蝕劑的作用機理，為研發新一代金屬緩蝕劑奠定必要的理論基礎。

搭建了原位衰減全反射—表面增強紅外吸收光譜、表面增強拉曼光譜測試平臺，從微觀角度對鐵系金屬及合金表面緩蝕劑分子的緩蝕機理研究。針對緩蝕分子結構復雜，對稱性差，譜圖解析困難的特點，輔以理論計算（密度泛函理論、第一性原理等）解析吸附構型。同時，結合經典電化學測量手段（極化曲線、交流阻抗技術），對緩蝕劑的構效關系進行評估。具體的，借助上述分析表征方法，尋找出喹喔啉羧酸、喹喔啉硫醇、2,2聯吡啶-5,5-二羧酸等自組裝型緩蝕劑分子，喹喔啉、2-巰基苯并噻唑等添加型緩蝕劑分子，對硝基苯四氟硼酸重氮鹽等電嫁接型緩蝕分子作為Fe、Co、Ni、Cu及合金上的綠色、廉價、高效緩蝕劑，從分子水平上探討了緩蝕分子官能團結構、金屬類型、環境等因素對緩蝕作用的影響，了解其構效關系，明確其緩蝕機理。此外，以CO為探針分子，對CuNi合金納米博膜電極表面的ATR-SEIRAS研究，了解合金成分對吸附分子的影響。通過本研究，發展了鐵系金屬上緩蝕研究的新體系和新方法，明確了新型緩蝕劑的作用機理。

通過表面修飾，制備具有熒光增強效應的金屬納米粒子，研究金屬納米粒子對生物染料小分子熒光表面增強效應的基本問題，了解表面增強熒光效應的本質，據此優化金屬納米粒子對熒光的表面增強效應。在此基礎上，進行電極表面金屬納米粒子的二維修飾，研究固定于電極表面的金屬納米粒子對生物電催化過程中所涉化學發光分子熒光的增強，實現表面增強熒光技術在電化學發光生物分析中的應用。同時，在金屬納米粒子的二維組裝結構中植入免疫和生物芯片識別生物分子，制備表面增強熒光檢測基底，研究金屬納米粒子對探針分子熒光的增強效應,以提高熒光免疫檢測和生物芯片檢測的靈敏度。本項目研究不僅為更全面理解金屬納米粒子的特異光學性質提供信息，也為發展新的生物分析、免疫檢測和生物芯片檢測方法和技術進行必要的基礎探索。