第2章 电化学拉曼光谱技术

电化学界面是一个极其重要的界面，许多和能源、生命相关的过程都强烈依赖于荷电界面的结构和性能^[1]。对界面结构和过程的深入研究，不论是对电化学理论还是对应用研究都具有重要的科学意义。

拉曼（Raman）光谱是一种散射光谱，是以单色性很好的激光作为光源，可以对固、液、气状态的样品进行振动光谱的分析，从而获得精细的分子结构的信息^[2]。但是，拉曼光谱的检测灵敏度非常低，该缺点在电化学研究中表现得尤为突出，因为典型的电化学体系是由固-液两个凝聚相构成的，界面物种的绝对数量很低，其信号会被淹没在液相中的大量相同物种的信号中。表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering，SERS）的发现，极大地提升了表面拉曼光谱的检测灵敏度，并很快被应用于电化学界面的现场研究，从分子水平上深入表征各种表面（或界面）的结构和过程，如鉴别物种在表面的键合、构型和取向等^[3]。而最近十几年来，纳米科技的飞速发展更是为SERS提供了丰富和新奇的基底以及检测和表征方法，使与纳米科学密切相关的电化学SERS领域也得到了令人瞩目的发展，在包括电化学界面结构、电催化、腐蚀和单晶电极表面的研究中取得了重要的突破性的进展^[3～6]。本章将系统地介绍拉曼光谱和SERS的基本理论、电化学SERS实验技术、电化学SERS研究的现状以及电化学SERS领域存在的问题和面临的挑战。