在新能源材料、电催化和电化学界面研究中，我们常常面临一个核心问题：
当电极发生电化学反应时，究竟是什么物质在参与反应？它们又是如何进入、离开或改变电极界面的？
传统电化学测试可以记录电流、电位和电荷，但这些信号往往不足以直接说明电极表面的化学结构演变与物质迁移过程。
因此，将不同原位表征技术结合起来，从多个维度揭示反应机制，已成为电化学研究的重要发展方向。
近年来，Nature Materials、Nature Communications、Science Advances 等国际高水平期刊陆续发表了结合原位 Raman 和 EQCM 技术的研究成果，涉及离子嵌入、电极界面、催化剂重构和电沉积等前沿领域。
这也进一步凸显了 Raman-EQCM 多技术联用在电化学机理研究中的科学价值。
Nature Materials 2021｜揭示储能材料中的离子嵌入机制
在层状 MnO₂ 储能材料研究中，研究人员结合 EQCM、原位 Raman、XRD 和原位 AFM 等手段，研究离子嵌入、层间水以及结构变化之间的关系。
研究发现，层间限域水在调节阳离子与材料骨架之间的相互作用方面具有重要作用，为理解电容型储能行为提供了新的机理认识。
这说明：仅仅测量电化学容量还不够，必须进一步研究离子迁移与材料结构响应之间的关系。
Nature Materials, 2021
DOI：10.1038/s41563-021-01066-4
Nature Communications 2025 / Science Advances 2026｜探索电催化剂的动态重构
在析氧反应（OER）中，催化剂的初始结构并不一定是实际工作状态下的活性结构。
2025 年《Nature Communications》的一项研究通过原位 Raman 与 EQCM 等技术，分析不同结晶度 CoS₂ 催化剂的结构演变及稳定性差异。
2026 年《Science Advances》的一项研究同样结合原位 Raman 和 EQCM，研究电解水催化过程中结构变化、界面质量响应以及局部碱性环境对稳定性的影响。
这些研究共同指向一个关键科学问题：
催化剂在反应过程中究竟如何重构？结构变化、物质流失与催化稳定性之间存在什么关系？
Nature Communications, 2025
DOI：10.1038/s41467-025-64346-6
Science Advances, 2026
DOI：10.1126/sciadv.aeb8831
Nature Communications 2024｜解析电池电极/电解液界面演化
在低温锌电池研究中，研究人员利用原位 Raman 观察电极附近 Zn²⁺ 相关的溶剂化结构和浓度变化，并通过 EQCM 监测界面质量响应。
两种技术从不同角度揭示了浓差极化和界面保护层形成之间的联系，为电解液设计与电极界面稳定化提供了重要依据。
Nature Communications, 2024
DOI：10.1038/s41467-024-53885-z
从储能到催化，从电池界面到电沉积，国际高水平研究正在不断表明：
电化学反应不仅涉及电子转移，还伴随着离子、溶剂、反应中间体以及电极结构的复杂变化。
单一表征手段往往难以完整揭示这些耦合过程。
Raman：回答“发生了什么化学变化？”
原位拉曼光谱通过分析特征振动峰的位置、强度和形状变化，为研究电极材料提供分子及结构层面的信息。
它可用于研究：
电极材料的相变及结构重构
反应中间体与表面化学物种
离子溶剂化结构及配位环境变化
电极氧化还原过程中的化学键演变
EQCM：回答“界面物质发生了怎样的变化？”
电化学石英晶体微天平通过监测石英晶体的共振频率变化，灵敏追踪电极界面的质量响应。
可用于研究离子吸附/脱附、沉积/溶解、界面膜生长及电极材料的质量演变。
进一步结合 QCM-D 耗散监测，还可以分析软膜及界面层的黏弹性响应，帮助识别传统质量换算可能受到的影响。
两种技术结合，可以将化学结构演变与界面质量变化联系起来，从而对复杂电化学反应机制进行交叉验证。
例如，在电池充放电过程中：
Raman 检测到材料的化学状态发生变化，EQCM 同时记录到质量增加。
结合电位、电荷、理论反应计量关系及其他表征数据，研究人员就可以进一步判断，这种变化是否涉及离子嵌入、溶剂共迁移或界面膜形成。
传统的多技术表征通常分别开展 Raman 和 EQCM 测试，再将结果进行比较。
这种方式能够提供互补信息，但仍可能受到样品差异、测试环境变化、循环历史及反应时间偏差的影响。
而同步 Raman-EQCM 联用能够带来三方面的重要价值。
第一，同一电极、同一环境，减少不同测试之间的差异。
在兼容的联用测试池中，研究人员可以在同一电化学反应环境下同时获取光谱及石英晶体响应，提升不同表征结果的可比性。
第二，关联时间与电位，识别动态反应过程。
电极界面变化往往具有瞬态特征。
如果 Raman 和 EQCM 数据能够依据统一时间轴或电化学电位进行对应，就能更准确地比较某个结构变化与质量变化发生的先后顺序和关联程度。
第三，建立多维证据链，提高机理解释的可靠性。
Raman 所反映的化学结构变化与 EQCM 所反映的质量响应相互补充，有助于减少仅凭单一信号进行机理推断的不确定性。
尤其对于离子嵌入、溶剂吸附、催化剂重构和界面膜形成等复杂过程，同步表征能够提供更丰富的动态信息。
为了满足电化学界面研究对多技术原位联用的需求，IPS爱谱斯提供了专门面向光学显微及 Raman-EQCM 联用实验的 RAMAN-EQCM Cell。
该测试池针对显微拉曼环境下的电化学石英晶体测试进行设计，可以配合相关仪器实现 eQCMD 与光学/Raman 显微测量。
主要技术特点
支持 eQCMD 与光学/Raman 显微测量同步进行
针对 Ramman拉曼显微镜及类似平台设计
兼容 Leica N PLAN L 50× 长工作距离物镜及类似尺寸配置
使用直径 14 mm、基频 5 MHz 的 QCM 石英晶体
配备熔融石英光学窗口
采用 PEEK 池体、FFKM 密封圈
最大测试池容积 3 mL
适用于静态液体测试条件
支持通过X1 QCM仪器进行远程监测
具备可调节、可重复定位的测试池结构
通过将 Raman 的化学结构信息与 eQCMD 的频率及耗散响应结合，该平台可为储能材料、电化学催化和电极/电解液界面研究提供更丰富的原位实验信息。
实际同步采集的时间精度、光学兼容性以及电化学配置，应结合所使用的 Raman 显微镜、QCM-D 主机和电化学工作站进一步确认。
随着新能源材料和电化学研究不断深入，越来越多的科学问题已经不再局限于：
“材料性能好不好？”
而是进一步追问：
“为什么性能会发生变化？”
“真实工作状态下的电极结构是什么？”
“界面反应、物质迁移与材料失效之间有什么联系？”
从 Nature Materials 到 Nature Communications，再到 Science Advances，相关研究已经显示出 Raman 与 EQCM 互补表征在储能、电催化和电化学界面领域的重要价值。
而真正的同步实时联用，则有望进一步提高动态反应过程研究的时空对应性和数据可比性，帮助科研人员构建更加完整的机理证据链。
电化学拉曼石英晶体微天平 让化学结构变化可见，让界面质量响应可测，让复杂电化学反应得到更全面的理解。
IPS爱谱斯 RAMAN-EQCM Cell——面向电化学界面原位研究的多技术联用解决方案。
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