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賽默飛落地國產化紅外，持續(xù)開發(fā)高端應用丨使用分子探針表征催化劑
前幾日，賽默飛重磅發(fā)布了國產化傅里葉變換紅外光譜儀，標志著賽默飛紅外產品正式落地上海工廠，本著為中國服務的宗旨為中國的科研工作者提供了更高效、更便捷的研究工具，并持續(xù)開發(fā)各種應用方案。本次內容圍繞電化學原位紅外光譜技術展開具體研究介紹。
/ 背景 /
高純的CO氣體價格便宜，容易制備；并且CO分子具有電子受授性，未充滿的空軌道很容易和過渡金屬相互作用，因此在研究金屬/金屬氧化物催化劑時被廣泛的應用。賽默飛紅外光譜儀廣泛的應用于催化劑表面性質的研究中，本文采用Nicolet iS50紅外光譜儀，以CO為“探針分子”，進行催化劑表面的CO吸附態(tài)表征測試。
/ 實驗方法 /
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實驗樣品
某催化劑(客戶提供)，CO氣體
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儀器及檢測方法
Nicolet iS50紅外光譜儀，Hariick漫反射附件
儀器測試條件如下表所示
/ 結果和討論 /
在真空狀態(tài)下對催化劑進行預處理，除去催化劑中吸附的二氧化碳和水;采用Nicolet紅外光譜儀實時預覽模式，觀察實時催化劑背景峰的變化。待整個體系穩(wěn)定下來后，根據整個催化吸附過程進行Series設置。然后進行Series數據采集，紅外初始采集譜圖顯示如下圖1
圖1
催化反應體系中通入CO氣體后，首先在2048cm-1出現吸收峰(圖2左為6分鐘左右采集的紅外譜圖)，隨著CO氣體的通入，在紅外譜圖中發(fā)現1930cm-1峰逐步增強(圖2中為58分鐘左右采集的紅外 譜圖)，整個通入CO氣體的實驗過程(見圖2右)。其中黃色陰影區(qū)域顯示在通入CO氣體的實驗過程中，2048cm-1吸附峰先增強后減弱的過程;綠色陰影區(qū)域顯示1930cm-1吸收峰逐步增強的過 程。CO吸附研究表明端基羰基化合物的Vco高于2000cm-1，歸屬為線式CO吸附;而橋基羰基化合物的Vco低于2000cm-1，歸屬為橋式CO吸附。說明在通入CO氣體的催化吸附實驗過程中，隨著CO氣體在催化劑表面達到穩(wěn)定濃度，代表線式吸附的2048cm-1快速達到飽和狀態(tài)，隨后逐步降低，而同時1930cm-1吸收峰逐漸增強。這一過程說明在催化劑表面CO的吸附形式逐步由線式吸附向 橋式轉化。
圖2
60分鐘開始停止通入CO氣體的，代表CO氣體物理吸附態(tài)的2172cm-1峰迅速降低并消失(見圖3左紫色陰影區(qū)域);代表1930cm-1的橋式吸收峰保持穩(wěn)定，隨后強度略有減弱(見圖3左橙色陰影區(qū)域);2086cm-1峰的重現出現并且強度逐漸增加達到穩(wěn)定(見圖3左藍色陰影區(qū)域)。說明在停止通入CO氣體后，隨著 CO氣體在催化劑表面濃度的降低，代表橋式吸附的1930cm-1峰部分轉化為線式吸附，在2086cm-1出現新的線式吸附吸收峰，可能 與催化吸附過程中體系酸性增強有關。與此同時代表橋式吸附態(tài)的1930cm-1吸收峰紅移到1915cm-1。
圖3
此外紅外譜圖在2128cm-1，2189cm-1出現新的吸收峰，從整個催化反應過程來看，這個吸收峰可能一直存在(見圖3左紅色陰影區(qū) 域)，只是被CO氣態(tài)吸收峰掩蓋。推測這兩個峰吸收峰可能與催化劑中多種金屬元素CO吸附有關。
總結
根據上述實驗可以看出，采用賽默飛Nicolet iS50紅外光譜儀，CO 作為“探針分子”可以清晰的表征出CO分子在金屬—載體催化劑的表面吸附態(tài)的情況。整個測試過程中，CO吸附態(tài)紅外特征峰干擾比較少，吸收譜帶清晰，歸屬解釋非常容易。