電化學(xué)原位拉曼光譜技術(shù)（圖1）可以用于監(jiān)控反應(yīng)條件下電極/電解液界面的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)變化，是電催化機(jī)理研究中的一項(xiàng)重要表征手段。但對許多研究者而言，如何正確地選擇實(shí)驗(yàn)材料、搭建裝置、設(shè)置參數(shù)進(jìn)行測試、并獲得可信的表征結(jié)果，依然是一項(xiàng)不小的挑戰(zhàn)。有鑒于此，廣東以色列理工學(xué)院的鄭蔚然副教授結(jié)合多年實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)性地討論了電化學(xué)原位拉曼光譜技術(shù)應(yīng)用于電催化研究時(shí)應(yīng)注意的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，并提供了一份面向新手的實(shí)驗(yàn)指南，從而希望能夠降低其技術(shù)門檻，推動其在研究中的普及。
該實(shí)驗(yàn)指南具體包括以下十個(gè)方面。1、工作電極的制備（適用的材料體系、樣品預(yù)處理、表面粗糙化、預(yù)測試、背景扣除等）；2、參比電極的選擇（真實(shí)參比電極、準(zhǔn)參比電極和無漏液參比電極的適用范圍與選擇、參比電極與工作電極的相對位置擺放等（圖2））；3、對電極的選擇（不同材質(zhì)的對電極的適用范圍與選擇、對電極的形狀、對電極與工作電極的相對位置擺放等）；4、電解液的選擇與制備（電解液離子的種類、濃度對拉曼信號的干擾等）；5、電解池的設(shè)計(jì)（光路的設(shè)計(jì)、工作電極與物鏡的距離、薄液層引發(fā)的iR降、電解池材料的選擇、光學(xué)窗口材質(zhì)的選擇、電解池設(shè)計(jì)的驗(yàn)證等）；6、激光參數(shù)的選擇（適用于不同目的的激光波長和強(qiáng)度的選擇（表1）、激光對樣品結(jié)構(gòu)的潛在破壞等）；7、電化學(xué)測試方法的選擇（傳統(tǒng)線性掃描法和階躍掃描法的比較與選擇）；8、數(shù)據(jù)的處理與報(bào)道（拉曼數(shù)據(jù)大通量分析工具、數(shù)據(jù)處理注意事項(xiàng)、作圖軟件、圖表形式等）；9、低成本的原位電解池（3D打印技術(shù)、打印材料的選擇等）；10、低成本的拉曼光譜系統(tǒng)（開源硬件系統(tǒng)等）。
圖1 電化學(xué)原位拉曼光譜技術(shù)示意圖 圖2 原位電解池的構(gòu)造與電極安置：（A）工作、參比和對電極的兩種安置方法；（B）目鏡相對于工作電極的兩種安置方法；（C）一種多功能的原位電解池的構(gòu)造。 表1不同波長激光在拉曼光譜表征中的特性 論文信息 Beginner's Guide to Raman Spectroelectrochemistry for Electrocatalysis Study Dr. Weiran Zheng Chemistry—Methods DOI: 10.1002/cmtd.202200042
