赛默飞落地国产化红外，持续开发高端应用丨使用分子探针表征催化剂
时间：2023-12-09 阅读：123
前几日，赛默飞重磅发布了国产化傅里叶变换红外光谱仪，标志着赛默飞红外产品正式落地上海工厂，本着为中国服务的宗旨为中国的科研工作者提供了更高效、更便捷的研究工具，并持续开发各种应用方案。本次内容围绕电化学原位红外光谱技术展开具体研究介绍。
/ 背景 /
高纯的CO气体价格便宜，容易制备；并且CO分子具有电子受授性，未充满的空轨道很容易和过渡金属相互作用，因此在研究金属/金属氧化物催化剂时被广泛的应用。赛默飞红外光谱仪广泛的应用于催化剂表面性质的研究中，本文采用Nicolet iS50红外光谱仪，以CO为“探针分子”，进行催化剂表面的CO吸附态表征测试。
/ 实验方法 /
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实验样品
某催化剂(客户提供)，CO气体
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仪器及检测方法
Nicolet iS50红外光谱仪，Hariick漫反射附件
仪器测试条件如下表所示
/ 结果和讨论 /
在真空状态下对催化剂进行预处理，除去催化剂中吸附的二氧化碳和水;采用Nicolet红外光谱仪实时预览模式，观察实时催化剂背景峰的变化。待整个体系稳定下来后，根据整个催化吸附过程进行Series设置。然后进行Series数据采集，红外初始采集谱图显示如下图1
图1
催化反应体系中通入CO气体后，首先在2048cm-1出现吸收峰(图2左为6分钟左右采集的红外谱图)，随着CO气体的通入，在红外谱图中发现1930cm-1峰逐步增强(图2中为58分钟左右采集的红外 谱图)，整个通入CO气体的实验过程(见图2右)。其中黄色阴影区域显示在通入CO气体的实验过程中，2048cm-1吸附峰先增强后减弱的过程;绿色阴影区域显示1930cm-1吸收峰逐步增强的过 程。CO吸附研究表明端基羰基化合物的Vco高于2000cm-1，归属为线式CO吸附;而桥基羰基化合物的Vco低于2000cm-1，归属为桥式CO吸附。说明在通入CO气体的催化吸附实验过程中，随着CO气体在催化剂表面达到稳定浓度，代表线式吸附的2048cm-1快速达到饱和状态，随后逐步降低，而同时1930cm-1吸收峰逐渐增强。这一过程说明在催化剂表面CO的吸附形式逐步由线式吸附向 桥式转化。
图2
60分钟开始停止通入CO气体的，代表CO气体物理吸附态的2172cm-1峰迅速降低并消失(见图3左紫色阴影区域);代表1930cm-1的桥式吸收峰保持稳定，随后强度略有减弱(见图3左橙色阴影区域);2086cm-1峰的重现出现并且强度逐渐增加达到稳定(见图3左蓝色阴影区域)。说明在停止通入CO气体后，随着 CO气体在催化剂表面浓度的降低，代表桥式吸附的1930cm-1峰部分转化为线式吸附，在2086cm-1出现新的线式吸附吸收峰，可能 与催化吸附过程中体系酸性增强有关。与此同时代表桥式吸附态的1930cm-1吸收峰红移到1915cm-1。
图3
此外红外谱图在2128cm-1，2189cm-1出现新的吸收峰，从整个催化反应过程来看，这个吸收峰可能一直存在(见图3左红色阴影区 域)，只是被CO气态吸收峰掩盖。推测这两个峰吸收峰可能与催化剂中多种金属元素CO吸附有关。
总结
根据上述实验可以看出，采用赛默飞Nicolet iS50红外光谱仪，CO 作为“探针分子”可以清晰的表征出CO分子在金属—载体催化剂的表面吸附态的情况。整个测试过程中，CO吸附态红外特征峰干扰比较少，吸收谱带清晰，归属解释非常容易。