第十七届全国电化学大会报告

第十七次全国电化学大会

大会报告

田中群，中国科学院院士，厦门大学教授。1982年毕业于厦门大学化学系，1987年获英国南安普敦大学化学系博士学位。现任固体表面物理化学国家重点实验室主任，英国皇家化学会高级会员，国际电化学会会士，先后获得国家杰出青年科学基金、教育部长江学者特聘教授、基金委首批创新研究群体基金资助，曾国家教委科技进一步二等、香港求是科技基金会杰出青年学者奖和中国高校自然科学一等奖。

田中群

中国科学院士

厦门大学

电化学拉曼光谱四十年：挑战与创新

田中群

（厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室，化学化工学院，361005 厦门

Email: zqtian@）

电化学拉曼光谱技术是电化学研究从宏观深入到微观、由统计平均上升到分子水平的进程中所建立发起来的。由于参与电极表面过程或反应的物种往往仅有单分子层、甚至是亚单层，拉曼光谱的检测灵敏度极低，不能成为有效的实验工具。表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering, 简称SERS）是人们将拉曼光谱应用于表面电化学研究的探索中所发现的异常表面光谱现象。1973年，英国南安普敦大学电化学组Fleischmann等将平滑银电极表面加以粗糙化处理后，首次获得吡啶分子吸附在银电极表面上的高质量的拉曼光谱，成功地奠定了将拉曼光谱应用于表面电化学研究的实验基础[1]。

美国西北大学年轻的助教授Van Duyne及其学生则敏锐地意识到，如此之强的表面拉曼信号不可能简单地来源于粗糙电极的表面积增大。他们对此作了详细的实验验证和理论计算，发现吸附在粗糙银表面上的吡啶的拉曼散射信号与溶液相中的同数量的吡啶的拉曼散射信号相比, 增强了约6个数量级, 提出了这一种从未被认识到的、与粗糙表面有关的巨大增强效应, 即SERS效应。但是他们的有关文章被数个刊物的主编和审稿者先后打回，认为该结论是错误和不可能的，因此拖延了一年多才被接受并于1977年得以发表[2]。SERS的发现轰动了学术界，因为表面分子信号的巨大增强相当于人们所兴趣研究的表面单层分子(或离子)被放大成为一百万层，故SERS能避免溶液相中相同物种的信号干扰, 轻而易举地获取高质量的电极表面分子信号。

但是，当人们从实验和理论上对SERS进行了较全面和仔细的研究之后，便十分遗憾地意识到SERS技术的缺点如其优点一样的显著。发展SERS技术的进程中遇到了二大障碍：其一，仅有金、银、铜三种金属和少数极不常用的碱金属(如锂、钠等)具有强的SERS效应，而许多具有重要和广泛应用背景的过渡金属皆为非SERS活性金属；其二，金、银、铜金属尚需表面粗糙化处理之后或为纳米结构才具有高SERS活性，故表面科学界所偏重的平滑单晶表面皆无法用SERS研究。这些难题导致SERS的研究热潮自八十年代后期起逐渐衰落。但是为数不多的研究组（包括我们在内）则认为SERS现象的复杂性正表明它隐藏着许多亟待认知和解决的基本科学问题。通过数十年的创新与努力，人们最终取得了突破性的进展，将导致SERS领域的全面拓宽。本报告将从如何挑战书本以及研究方法的角度，回顾电化学拉曼光谱技术发展的曲折历程，说明突破的前提是原始创新。最后将探讨其发展动向和新挑战。

参考文献：

[1] D. Y. Wu, J. F. Li, B. Ren and Z. Q. Tian, Chem.. Soc. Rev., 2008, 37, 1025.

[2] J. F. Li, Y. F. Huang, Y. Ding, et al. Nature, 2010 464, 392.

Forty Years of Electrochemical Raman Spectroscopy

Zhong-Qun Tian

(State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces and College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, 361005, Xiamen E-mail: zqtian@)

第十七次全国电化学大会

大会报告

Dr Jacek Lipkowski is a Professor of Chemistry and Canada Research Chair at the University of Guelph, Guelph, Ontario, Canada. He received his PhD and DSc from the University of Warsaw, Poland and moved to Canada in 1983. His research interests span several areas such as electrochemistry, surface spectroscopy and biomimetics. He has authored about 180 papers and several book chapters. He serves as a co-editor of a series “Advances in Electrochemical Sciences and Engineering’’. Dr Lipkowski is a Fellow of the Royal Society of Canada, Killam Fellow and Fellow of the International Society of Electrochemistry (ISE). He is recipient of several awards including Gold Medal and Jaques Tacussel Prize of ISE, John Polanyi Award of the Canadian Society for Chemistry, Zawidzki Medal of the Polish Chemical Society and Alexander von Humboldt Stiftung Research Award.

Jacek Lipkowski

加拿大电化学会主席

University of Guelph