利用超表面驱动的表面增强红外吸收光谱改进电化学界面的原位表征

电催化在实现向绿色能源转型中起着关键作用，驱动了从制氢到二氧化碳还原的研究方向。理解电化学反应对于提高其效率并弥合通往可持续零碳未来的差距至关重要。表面增强红外吸收光谱（SEIRAS）是一种适用于研究这些过程的方法，因为它能以化学特异性监测反应机理。然而，检测电化学反应的许多相关方面（如短寿命中间体）仍然困难。在此，我们开发并实验实现了一个集成纳米光子-电化学SEIRAS平台，用于原位研究电化学实验中出现的分子信号痕迹。具体而言，我们制备了具有强增强电磁近场并针对吸附CO在~2033 cm-1处的弱振动弯曲模式的铂纳米缝超表面。关键的是，我们的铂纳米缝超表面提供了高分子灵敏度。其共振可在中红外光谱范围内广泛调谐。与传统的非结构化铂层相比，我们的纳米光子-电化学平台将实验检测到的特征吸收信号大幅提升了27倍，从而能够检测具有弱信号、快速转化或低表面浓度的新物种。通过提供对催化反应的更深入理解，我们预期我们的纳米光子-电化学平台将为电化学SEIRAS、表面增强拉曼光谱以及光电解催化等其他化学领域反应的研究开辟令人振奋的前景。