表面增强拉曼光谱的增强机理及等离激元光电化学反应

电化学界面是能量转换和物质转化的重要场所.光与电化学界面等离激元金属纳米结构的作用可以显著地改变表面光谱性质、以及界面化学反应的热力学和动力学.表面等离激元共振(SPR)效应在化学反应中以金属纳米结构作为介质,将光子能量重新分配和转换为局域光电场、热电子、热空穴和热能,其不仅产生表面增强光谱,特别是表面增强拉曼光谱(SERS),而且也诱导界面发生新的化学反应、引入新的能量转化机制,同时SERS也可以作为表征方法用于研究纳米结构表面物理化学过程.本文首先介绍了SERS的SPR增强机理和化学增强机理,阐述了SERS作为界面高灵敏度表征手段的基本原理.其次,在三个模型体系中具体讨论热载流子(热空穴和热电子)诱导化学反应的作用机制,并针对等离激元光电化学反应表现出与传统化学反应的区别和潜在优势,分析了等离激元光电化学实现调控化学反应过程的选择性和光量子效率.最后,针对等离激元光电化学反应仍存在选择性和光量子效率低等挑战问题,结合目前该研究方向在国内外的研究进展,依据等离激元共振效应及其结构特征提出了两点展望,为光能的转化和利用提供新思路.