【摘要】 原位电化学表面增强拉曼光谱(EC-SERS)是诊断电极/电解质界面的强大工具,因为它对电极上的表面物质高度敏感,并且擅长检测低频(低于500 cm–1)的振动)。

电催化主要通过降低活化势垒来促进电化学反应,从根本上说,发生电化学反应的电极/电解质界面在电催化中起着重要作用。据报道,电化学反应的表面中间体的结合能决定了电催化的速率,例如氧还原反应和析氢反应[1]

 

聚电解质已用于越来越多的电化学应用,如燃料电池、电池、电解槽等。与传统的液体电解质溶液类似,聚电解质负责传递电化学电流,并充当电极/电解质界面的一个组成部分。此外,聚电解质也有一些特定的特性。例如,阳离子或阴离子在通常的聚电解质中是可移动的,这形成了独特的电极/电解质界面。因此,科研人员研究电极/聚电解质界面,以了解和优化基于聚电解质的电催化。

 

原位电化学表面增强拉曼光谱(EC-SERS)是诊断电极/电解质界面的强大工具,因为它对电极上的表面物质高度敏感,并且擅长检测低频(低于500 cm–1)的振动)。到目前为止,EC-SERS已成功用于研究液体电解质中传统电催化的电极/电解质界面。例如,发现氢化硝基苯物种是硝基苯在Au上电化学还原的表面中间体[2],采用先进的壳分离纳米粒子增强拉曼光谱方法,将表面含氧物质作为单晶电极上水氧化和氧还原反应的中间体[3]

 

尽管如此,使用EC-SERS表征电极/聚电解质界面在技术上仍然很困难,覆盖在电极表面的聚电解质严重阻碍了激光有效地照射到电极上并收集拉曼散射波。Li-Wen Wu等[4]以三电极光谱电化学电池为模型,采用吸附在金纳米颗粒和金core@Pt壳(Au@Pt)纳米颗粒上的对甲基苯硫酚(PMTP)作为模型,证明了利用EC-SERS揭示电极/聚电解质界面的可行性。

 

  • Markovi N M, Ross P N. Surface science studies of model fuel cell electrocatalysts[J]. Surface Science Reports, 2002, 45(4): 117-229.
  • Ping Gao, David Gosztola, and Michael J. Surface-enhanced raman spectroscopy as a Probe of electroorganic reaction pathways. 1. Processes involving adsorbed nitrobenzene, azobenzene, and related species[J]. J. Phys. Chem. 1988, 92(25): 7122-7130.
  • Zhang H, Duan S, Radjenovic P M, et al. Core-Shell Nanostructure-Enhanced Raman Spectroscopy for Surface[J]. Acc. Chem. Res. 2020, 53(4): 729-739.
  • Li-Wen Wu, Mo-Li Huang, Yun-Xiao Yang, Yi-Fan Huang. In-situ electrochemical surface enhanced raman spectroscopy in metal/polyelectrolyte interfaces[J]. Chinese Journal of Catalysis. 2022, 43(11): 2820-2825.

 

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