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賽默飛落地國(guó)產(chǎn)化紅外，持續(xù)開發(fā)高端應(yīng)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(guó)產(chǎn)化傅里葉變換紅外光譜儀，標(biāo)志著賽默飛紅外產(chǎn)品正式落地上海工廠，本著為中國(guó)服務(wù)的宗旨為中國(guó)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(yīng)用方案。本次內(nèi)容圍繞電化學(xué)原位紅外光譜技術(shù)展開具體研究介紹。
/ 背景 /
高純的CO氣體價(jià)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(shí)被廣泛的應(yīng)用。賽默飛紅外光譜儀廣泛的應(yīng)用于催化劑表面性質(zhì)的研究中，本文采用Nicolet iS50紅外光譜儀，以CO為“探針分子”，進(jìn)行催化劑表面的CO吸附態(tài)表征測(cè)試。
/ 實(shí)驗(yàn)方法 /
???
實(shí)驗(yàn)樣品
某催化劑(客戶提供)，CO氣體
???
儀器及檢測(cè)方法
Nicolet iS50紅外光譜儀，Hariick漫反射附件
儀器測(cè)試條件如下表所示
/ 結(jié)果和討論 /
在真空狀態(tài)下對(duì)催化劑進(jìn)行預(yù)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(shí)時(shí)預(yù)覽模式，觀察實(shí)時(shí)催化劑背景峰的變化。待整個(gè)體系穩(wěn)定下來后，根據(jù)整個(gè)催化吸附過程進(jìn)行Series設(shè)置。然后進(jìn)行Series數(shù)據(jù)采集，紅外初始采集譜圖顯示如下圖1
圖1
催化反應(yīng)體系中通入CO氣體后，首先在2048cm-1出現(xiàn)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(xiàn)1930cm-1峰逐步增強(qiáng)(圖2中為58分鐘左右采集的紅外 譜圖)，整個(gè)通入CO氣體的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程中，2048cm-1吸附峰先增強(qiáng)后減弱的過程;綠色陰影區(qū)域顯示1930cm-1吸收峰逐步增強(qiáng)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(shí)驗(yàn)過程中，隨著CO氣體在催化劑表面達(dá)到穩(wěn)定濃度，代表線式吸附的2048cm-1快速達(dá)到飽和狀態(tài)，隨后逐步降低，而同時(shí)1930cm-1吸收峰逐漸增強(qiáng)。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(zhuǎn)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(qiáng)度略有減弱(見圖3左橙色陰影區(qū)域);2086cm-1峰的重現(xiàn)出現(xiàn)并且強(qiáng)度逐漸增加達(dá)到穩(wěn)定(見圖3左藍(lán)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(zhuǎn)化為線式吸附，在2086cm-1出現(xiàn)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(qiáng)有關(guān)。與此同時(shí)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(xiàn)新的吸收峰，從整個(gè)催化反應(yīng)過程來看，這個(gè)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(cè)這兩個(gè)峰吸收峰可能與催化劑中多種金屬元素CO吸附有關(guān)。
總結(jié)
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)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(gè)測(cè)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。