本機(jī)組的LabRAMHREvolution顯微共焦拉曼光譜儀配置了從紫外到紅外的七種不同波長的激光和開放式顯微鏡自動(dòng)平臺。為減少反應(yīng)過程中溶液和氣體對儀器的腐蝕，原位電化學(xué)拉曼池需配備密封的光學(xué)窗口。在實(shí)驗(yàn)條件許可下，可以采用薄層溶液，同時(shí)選擇合適波長的激光（532nm或785nm），以減弱因熒光效應(yīng)造成的信號干擾，可以得到高質(zhì)量的拉曼光譜數(shù)據(jù)。

　　2、應(yīng)用實(shí)例

　　實(shí)例一：研究表明Cu+有利于C2+產(chǎn)物中間體的形成，從而促進(jìn)CO2還原生成需要的碳?xì)浠衔?。但在陰極電勢下Cu+易還原成Cu0。我校高敏銳教授課題組和俞書宏院士團(tuán)隊(duì)利用原位電化學(xué)拉曼光譜研究了多孔、實(shí)心和破碎這三種納米結(jié)構(gòu)的Cu2O上CO2電還原的反應(yīng)過程。Cu2O的拉曼特征峰位于223,419,524和624cm-1，而Cu單質(zhì)幾乎沒有拉曼信號。原位電化學(xué)拉曼測試表明，實(shí)心和破碎這兩種結(jié)構(gòu)的Cu2O在兩分鐘內(nèi)快速還原成Cu0，因此這兩種電極上的拉曼信號在電化學(xué)反應(yīng)開始后的兩分鐘內(nèi)迅速消失（圖1b,1c），與此形成鮮明對比的是多孔Cu2O在反應(yīng)二十分鐘后依然保留了較為明顯的Cu2O特征峰。這證明了具有納米空腔的多孔Cu2O在電催化過程中很好的保留了Cu+物種[J.Am.Chem.Soc.2020,142,6400−6408]。

　　1.氧化亞銅上CO電化學(xué)還原的原位拉曼表征

　　實(shí)例二：研究者使用3、5-二胺-1、2、4-三唑(DAT)作為電沉積抑制劑對Cu、Cu/Ag和Cu/Sn合金膜進(jìn)行電沉積制備高比表面積Cu基催化劑。原位拉曼光譜表明（圖2），A和B峰來源于Cu-CO，在Cu中加入Sn有助于從Cu中心去除氧化物從而減少了電極表面Cu2O的含量(峰①②③)，導(dǎo)致吸附CO的濃度較高，從而有利于CO和C2產(chǎn)物的生成[ACSCatal.2020,10,672−682]。

　　三種Cu合金電極上電催化CO2還原的拉曼光譜圖

　　實(shí)例三：除CO2電催化還原外，電化學(xué)水氧化作為水分解過程中的重要部分引起了人們的廣泛關(guān)注，在能量存儲和轉(zhuǎn)換方面有著廣闊的應(yīng)用前景。陽極的析氧反應(yīng)（OER）是多步、四電子（4e）過程，因此反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)很慢，需要較高的電位來驅(qū)動(dòng)。這不僅阻礙了水分解的能量轉(zhuǎn)換效率，而且成為發(fā)展燃料電池及可充電金屬空氣電池的主要障礙之一。二維層狀雙氫氧化物（LDHs）作為的OER電催化劑之一，其結(jié)構(gòu)和組成靈活可調(diào)，制備方法簡單可靠，有望成為高性能大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的OER電催化劑。鎳鐵基LDH（NiFe-LDH）被認(rèn)為是高效的OER催化劑之一。電化學(xué)原位拉曼光譜表明（圖3），在OER過程中，NiFe-LDH表面的Ni(OH)2會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镹iOOH。研究者認(rèn)為OH*物種傾向于在較高電位(即OER電位區(qū)域)的Ni位點(diǎn)處吸附。與Fe3+相比，Ni2+離子與OH−的相互作用較弱，F(xiàn)e3+離子的電子效應(yīng)可以促進(jìn)生成更高價(jià)態(tài)的Ni，從而優(yōu)先與OH-反應(yīng)提高OER活性[EnergyEnviron.Sci.2019,12,572.]。