Da sie von einer grundsätzlich verunreinigungsfreien und wohldefinierten Oberfläche profitieren, bieten einkristalline Elektroden neue Einblicke in Grenzflächenprozesse und sind in der Elektrochemie wichtig. Die Oberflächenatomdichte kann verwendet werden, um den Reaktionsprozess als Funktion der Adsorbatbedeckung und der katalytischen Reaktionsgeschwindigkeit quantitativ zu erklären.
Der frühe Anstoß für den Einsatz einkristalliner Elektroden in der Elektrokatalyse war die Untersuchung der Oberflächenstruktur. Diese Untersuchungsarbeiten wurden üblicherweise im Ultrahochvakuum durchgeführt, um Kontaminationen zu vermeiden. Obwohl unbestreitbar wertvoll, bleibt der Anwendungsbereich dieser Charakterisierungstechniken im Hinblick auf die schlüssige Identifizierung chemischer Spezies begrenzt, insbesondere für die In-situ-Charakterisierung elektrokatalytischer Reaktionen in Lösung.
Die Kombination von In-situ-Spektroskopie und elektrochemischen Techniken zur Untersuchung der elektrochemischen Reaktionen an Einkristallelektroden ist von großer Bedeutung, um den Mechanismus elektrokatalytischer Reaktionen aufzudecken, indem die Zwischenspezies effektiv erfasst und die Struktur-Aktivitäts-Beziehung ermittelt wird. Allerdings ist es aufgrund der Signalintensität der normalen Raman-Spektroskopie schwierig, qualitativ hochwertige Spektren auf Einkristalloberflächen zu erhalten.
Jüngste Fortschritte in der schalenisolierten Nanopartikel-verstärkten Raman-Spektroskopie (SHINERS) haben den Nachweis von Reaktionszwischenprodukten auf Einkristallelektroden ermöglicht, bei denen schalenisolierte Nanopartikel auf der Einkristallelektrode das Raman-Signal von der Oberfläche verstärken können, ohne die Oberflächenstruktur zu verändern und elektrochemische Reaktion.
Die Gruppe von Jian-Feng Li untersuchte die jüngsten Fortschritte bei elektrochemischen Studien der Raman-Spektroskopie an Einkristall-Elektrodenoberflächen und konzentrierte sich dabei darauf, wie die SHINERS-Technik eine effektive Erkennung von Zwischenspezies erreichen und wertvolle Einblicke in die dynamische Entwicklung von Oberflächenstrukturen und elektrokatalytischen Reaktionsmechanismen liefern kann .
Ihre Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaft China Chemie.
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Quan-Feng He et al, Jüngste Fortschritte in der Raman-Spektroelektrochemie auf Einkristalloberflächen, Wissenschaft China Chemie (2023). DOI: 10.1007/s11426-023-1682-x