Si片上化学镀Au膜(A)和后续电沉积Pt (B), Ru (C)膜的扫描隧道显微图
岛状纳米结构的金属颗粒表面分子的红外吸收可得到10～1000倍的增强, 这种现象称为表面增强红外吸收效应(SEIRA). 金属纳米颗粒的形状、尺寸及相互间的接近程度制约着增强效应的大小.由于表面增强红外吸收光谱(SEIRAS)灵敏度高和表面选律简单, 在表面电化学和分析化学等领域日益发挥着重要作用. 现场电化学研究中常采用衰减全反射(ATR)方式的 SEIRAS, 以避免外反射和透射方式薄层电解质带来的局限, 对此在红外窗口(如硅、锗)上制备合适的金属纳米薄膜是ATR-SEIRAS成功应用的关键. 传统的“全干法制备”, 如: 真空蒸镀、溅射镀膜法, 设备昂贵、操作耗时,所制薄膜的表面增强效应难于控制, 易出现所谓的“类-Fano”非对称双极峰扭曲现象.
近年来ATR-SEIRAS的研究对象从传统的金、银电极逐步拓展到铂等电极上.与表面增强拉曼光谱不同, 理论上, 表面增强红外光谱常采用中红外光为光源, 此时常见金属的光学介电常数都满足表面等离子振荡的激发条件, 因此非币族金属, 如具有应有价值的铂族金属, 其本身具备与币族金属大小相当的表面红外增强效应. Osawa等在硅柱表面无电镀沉积了铂纳米颗粒薄膜, 用于电化学ATR-SEIRAS研究, 但由于他们采用专利配方而且仅限于铂电极, 该种硅上直接化学镀膜的策略, 无法被广泛推广到其它铂族金属纳米膜的制备中.
复旦大学化学系蔡文斌等人采用了简便易行的两步全湿法, 即在红外窗口Si上先化学镀Au膜, 后采用电沉积方式, 成功地制备了具有SEIRA效应的Pt或Ru纳米薄膜. 一方面由于纳米Pt或Ru镀层无针孔, 体现各自的电化学特征行为, 奠定了与本体纯金属可比性的电化学基础. 另一方面Pt或Ru纳米薄膜不仅呈现极强SEIRA效应, 超过其它方式制得的金属薄膜, 有利于电极表面过程的时间分辨研究; 并且吸附物种吸收峰的方向与定义的一致, 不发生倒转, 峰形单一, 不出现所谓的“类-Fano”非对称双极峰扭曲现象, 便于光谱的可靠分析和解释. 这些特性对拓展 ATR-SEIRAS在电催化方面的应用至关重要. 最后需指出, 上述两步全湿法可作为一种通用的方法应用于更多的过渡金属ATR-SEIRAS研究.