原位電化學原位紅外光譜(In-situ FTIRs)是將電化學測量方法和紅外光譜技術相結合,實時監測氣-液-固三相界面處發生的催化反應,在分子水平上獲得反應物、目標產物、電極表面成鍵、中間體等信息。這種表征技術對研究電催化反應機理、調控催化劑電子結構和驗證新的表面成鍵模式有著重要意義。In-situ FTIRs根據入射模式不同將紅外光譜分為透射模式(Transmission mode)和反射模式(Reflection mode),反射模式又可以分為外反射模式和內反射模式,內反射模式進一步分為Kretschmann模式和Oto模式。Kretschmann模式是將催化劑直接化學鍍到窗片上,入射光在催化劑-窗片界面處發生全反射,比如直接將銅催化劑電鍍到石英晶體上;Oto模式是具有高折射率的窗片和催化劑之間存在狹縫,狹縫的寬度非常小,大約幾十到幾百個納米,使用起來不方便,很少使用。透射模式如圖(a)所示;外反射模式如圖(b)所示,兩種內反射模式示意圖如圖(c/d)所示。
電化學原位傅里葉變換紅外光譜(In-situ FTIRs)技術將電化學測量方法和傅里葉變換紅外光譜結合起來,從分子水平在線監測電極表面中間體的吸脫附行為、電極自身結構的演化和電極表面微環境等,對于合理的設計催化劑結構、探究新的反應機理和電極表面微環境有著重要的意義。雖然In-situ FTIRs在研究電極表界面處發生的催化反應有著諸多優勢,但在實際測試過程中也會遇到沒有任何中間體的吸收峰、H2O的紅外吸收峰很強和吸收峰位置發生紅移或者藍移等問題,因此需要認真排查儀器和環境因素、根據實際體系改善具體測試方法,方可得到客觀精準的實驗結果。