解锁原位表征新玩法,原位拉曼洞悉反应全过程

2026-05-11 10:12:53, Optosky拉曼 奥谱天成(厦门)光电股份有限公司


Optosky·拉曼光谱仪器


解锁原位表征新玩法,原位拉曼洞悉反应全过程

原位拉曼(In-situ Raman) 是在真实反应 / 工作条件下,实时、动态采集样品拉曼光谱的表征技术,核心是把 “静态终点分析” 升级为 “动态过程追踪”,直接关联结构演变与性能变化。

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基本原理

      与常规拉曼一致:激光照射样品,分子发生非弹性散射(拉曼散射),产生特征位移(斯托克斯 / 反斯托克斯线),反映分子振动 / 转动与晶格振动信息,提供 “指纹” 光谱。原位的关键:定制原位池 / 样品台,在控温、控压、气氛、电化学充放电 / 催化反应等真实工况下,同步采集光谱,捕捉毫秒级动态变化。

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核心优势(对比常规拉曼)

  • ✅ 实时动态:捕获短寿命中间体、相变过程、键合变化。

  • ✅ 环境真实:可在高温(~1500℃)、高压(~10 GPa)、电化学、气氛等条件下测试。

  • ✅ 构效关联:直接建立 “结构演变–性能变化” 的对应关系。

  • ✅ 无损 / 微区:共聚焦可达亚微米级空间分辨率,可定点追踪。


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常见原位装置与类型

一、电化学原位拉曼(最常用)

       三电极体系 + 光学透明电解池,模拟电池充放电、电催化(析氢 / 析氧 / CO₂还原)环境。

       可结合SERS(表面增强拉曼) 提升表面信号灵敏度。


二、高温 / 变温原位拉曼

        加热台 / 管式炉,室温~1500℃可控,用于相变、晶体生长、催化烧结研究。

三、高压原位拉曼

       金刚石对顶砧(DAC),可达 10–100 GPa,用于地质矿物、高压相变、超硬材料。


四、气氛原位拉曼

       密闭反应池,通入 O₂、N₂、H₂、CO₂等,模拟催化 / 氧化 / 还原气氛。

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典型应用领域

  • 🔋 能源材料(电池 / 电催化)

    锂电池:充放电过程中正极 / 负极(硬碳、硅碳)的相变、脱嵌锂、SEI 膜形成。

     电催化:析氢(HER)、析氧(OER)、CO₂还原的中间体与活性位点演变。

  • 🧪 多相催化

     实时追踪催化剂(金属、氧化物、分子筛)在反应中的结构重构、活性相生成、积碳过程。

  • 🧱 材料科学

     高温相变、应力应变、薄膜生长、二维材料(石墨烯、MXene)缺陷演化。

  • 🌋 地质 / 极端条件

     高压下矿物相变、地幔物质结构、高温熔体演化。

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