光催化反应通过利用光能驱动化学反应，是实现绿色能源转化与污染治理的关键途径。在典型的光催化过程中，迁移到催化剂表面的载流子与表面吸附分子之间发生电荷转移 (CT) ，从而促进催化反应的发生。通过优化半导体与表面吸附分子之间的CT对于提升催化活性和光能利用效率至关重要，因此在分子层面解析CT过程，有望实现对于催化剂催化活性的有效预测。

 基于CT增强机制的表面增强拉曼散射（SERS）光谱表明CT 过程会引起表面吸附分子电子云密度分布的变化，导致分子拉曼散射截面发生变化，选择性增强不同的拉曼振动模式。根据 Herzberg-Teller 耦合项 (hCK)可以利用SERS光谱直观、准确地评估电荷转移度(ρ_CT)。

近日，吉林大学的宋薇教授通过MOF衍生技术制备了掺杂有不同铜离子含量的氧化锌纳米颗粒（ZnO@CuO_x-y），显示出优异的 SERS 性能和光催化活性，为SERS在界面CT过程研究中的应用提供了合适的平台。

这项工作首次在纯半导体上通过原位SERS光谱直接监测到4-溴苯硫酚（BTP）的脱溴偶联和加氢反应。基于原位SERS光谱发现不同含量铜离子掺杂的半导体上吸附BTP分子的光催化反应速率与ρ_CT呈良好的线性相关关系，揭示了ρ_CT与催化活性之间的联系。多种光电实验和DFT计算共同表明不同含量铜离子掺杂可以通过调节半导体与表面吸附分子之间的ρ_CT进而调控SERS效应和催化活性。因此，作者提出可以利用基于CT的SERS光谱实现对半导体光催化活性的定量评估和有效预测，为研究光催化体系中界面CT提供了一种可供选择的、直观的分子光谱方法。此外，这一发现也在其他一系列半导体材料和催化反应体系中得到验证，证实了ρ_CT在预测和评估SERS和催化活性方面的广泛适用性。

Putting Charge Transfer Degree as a Bridge Connecting Surface-Enhanced Raman Spectroscopy and Photocatalysis

Dr. Junjie Chen, Mengyuan Li, Xinmeng Wang, Hongye Liu, Wenji Jiang, Prof. Bing Zhao, Prof. Wei Song

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202424986