氮化钛薄膜作为耐用的增强型窗口，用于电化学红外光谱分析

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Titanium Nitride Films as Durable, Enhancing Windows for Electrochemical Infrared Spectroscopy

绿能转型中电催化反应的表征面临窗口材料化学机械稳定性差的问题，本研究开发单步反应溅射制备的钛氮（TiN）材料，具有优异的化学稳定性、导电性及表面增强红外光谱能力，成功应用于CO?还原和O?析出反应的ATR-SEIRAS表征，突破传统金基材料局限。

　　

随着电化学反应在绿色能源转型中变得越来越重要，用于表征这些反应的光谱方法也随之变得越来越有价值。电化学衰减全反射-表面增强红外光谱（ATR-SEIRAS）因其能够对催化剂-电解质界面处的分子进行表征而备受关注。然而，使用电化学ATR-SEIRAS进行的大量研究受到窗口材料较差的化学和机械稳定性或光学性能的限制。在这项工作中，我们报道了一种采用Ar和N₂等离子体通过一步反应溅射工艺制备的氮化钛（TiN）作为ATR-SEIRAS的新材料，因为它制备简单、导电性良好、具有出色的机械和化学稳定性，并且能够获得表面增强的光谱。在TiN表面沉积Pt后，使用CO探针验证了TiN层的光谱性能。TiN在通常用于能源相关研究的强碱性（1 M KOH）和强酸性（0.5 M H₂SO₄）条件下也表现出显著的化学稳定性，尤其是在与常用的经典化学沉积Au系统相比时。最后，我们验证了TiN在研究能源相关反应方面的适用性，证明在CO₂还原和O₂释放过程中可以收集到有意义的光谱数据。这些特性使TiN成为迄今为止报道的用于电化学ATR-SEIRAS的最有前景的光学窗口材料之一。