第2章 電化學拉曼光譜技術

電化學界面是一個極其重要的界面，許多和能源、生命相關的過程都強烈依賴于荷電界面的結構和性能^[1]。對界面結構和過程的深入研究，不論是對電化學理論還是對應用研究都具有重要的科學意義。

拉曼（Raman）光譜是一種散射光譜，是以單色性很好的激光作為光源，可以對固、液、氣狀態的樣品進行振動光譜的分析，從而獲得精細的分子結構的信息^[2]。但是，拉曼光譜的檢測靈敏度非常低，該缺點在電化學研究中表現得尤為突出，因為典型的電化學體系是由固-液兩個凝聚相構成的，界面物種的絕對數量很低，其信號會被淹沒在液相中的大量相同物種的信號中。表面增強拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering，SERS）的發現，極大地提升了表面拉曼光譜的檢測靈敏度，并很快被應用于電化學界面的現場研究，從分子水平上深入表征各種表面（或界面）的結構和過程，如鑒別物種在表面的鍵合、構型和取向等^[3]。而最近十幾年來，納米科技的飛速發展更是為SERS提供了豐富和新奇的基底以及檢測和表征方法，使與納米科學密切相關的電化學SERS領域也得到了令人矚目的發展，在包括電化學界面結構、電催化、腐蝕和單晶電極表面的研究中取得了重要的突破性的進展^[3～6]。本章將系統地介紹拉曼光譜和SERS的基本理論、電化學SERS實驗技術、電化學SERS研究的現狀以及電化學SERS領域存在的問題和面臨的挑戰。