米格实验室—电化学原位拉曼光谱

常规电化学研究方法是以电信号为激励和检测手段，电信号能提供电化学体系的各种微观信息的总和，难以准确地鉴别复杂体系的各反应物、中间物和产物，并解释电化学反应机理。近年来，由光谱学方法与常规电化学方法相结合产生的光谱学电化学技术成为在分子水平上现场表征和研究电化学体系的不可缺少的手段。

原位谱学电化学方法中，电化学原位拉曼光谱技术能够较方便地提供电极表（界）面分子的微观结构信息。

电化学原位拉曼光谱法, 是利用物质分子对入射光所产生的频率发生较大变化的散射现象, 将单色入射光(包括圆偏振光和线偏振光) 激发受电极电位调制的电极表面, 通过测定散射回来的拉曼光谱信号(频率、强度和偏振性能的变化)与电极电位或电流强度等的变化关系。一般物质分子的拉曼光谱很微弱, 为了获得增强的信号, 可采用电极表面粗化的办法, 可以得到强度高104-107倍的表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) 光谱, 当具有共振拉曼效应的分子吸附在粗化的电极表面时, 得到的是表面增强共振拉曼散射(SERRS)光谱, 其强度又能增强102-103。

电化学原位拉曼光谱法的测量装置主要包括拉曼光谱仪和原位电化学拉曼池两个部分。拉曼光谱仪由激光源、收集系统、分光系统和检测系统构成, 光源一般采用能量集中、功率密度高的激光, 收集系统由透镜组构成, 分光系统采用光栅或陷波滤光片结合光栅以滤除瑞利散射和杂散光以及分光检测系统采用光电倍增管检测器、半导体阵检测器或多通道的电荷藕合器件。原位电化学拉曼池一般具有工作电极、辅助电极和参比电极以及通气装置。为了避免腐蚀性溶液和气体侵蚀仪器, 拉曼池必须配备光学窗口的密封体系。在实验条件允许的情况下, 为了尽量避免溶液信号的干扰, 应采用薄层溶液(电极与窗口间距为0.1～1 mm) , 这对于显微拉曼系统很重要, 光学窗片或溶液层太厚会导致显微系统的光路改变, 使表面拉曼信号的收集效率降低。电极表面粗化的最常用方法是电化学氧化-还原循环(Oxidation-Reduction Cycle,ORC)法，一般可进行原位或非原位ORC处理。

测试设备：Renishaw inVia显微拉曼光谱仪

技术参数：

（1）激光波长：473nm、532nm、632.8nm、785nm

（2）光谱分辨率：≤0.025nm

（3）光谱重复性：≤±0.02cm-1

（4）灵敏度：Si 三阶峰信噪比好于 30:1

（5）拉曼 Mapping 空间分辨率：横向约 1μm，纵向约 2μm

（6）变温拉曼温度范围：液氮温度~600℃ 或 室温~1500℃

（7）其他附件：电催化原位反应池、锂（空）电池原位反应池、光纤探头

特色功能：

（1）对粉末、块体、液体等样品进行微区拉曼光谱测量，还可进行荧光光谱测量 （473nm~1000nm）；

（2）可进行分散的多点、线、面扫描和共焦深度扫描，检测样品的成分分布、应力分布等；

（3）可进行温场原位拉曼光谱测量、电催化原位和锂（空）电池原位拉曼测量；

（4）可进行偏振拉曼光谱测量；

（5）可进行大尺寸样品的拉曼光谱表征；

（6）可与原子力显微镜联用，同时获得样品的形貌和成分信息，可以做针尖增强拉曼散射（TERS）。