前幾日,賽默飛重磅發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,并持續開發各種應用方案。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定濃度,代表線式吸附的2048cm-1快速達到飽和狀態,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氣體物理吸附態的2172cm-1峰迅速降低并消失(見圖3左紫色陰影區域);代表1930cm-1的橋式吸收峰保持穩定,隨后強度略有減弱(見圖3左橙色陰影區域);2086cm-1峰的重現出現并且強度逐漸增加達到穩定(見圖3左藍色陰影區域)。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 域),只是被CO氣態吸收峰掩蓋。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的情況。整個測試過程中,CO吸附態紅外特征峰干擾比較少,吸收譜帶清晰,歸屬解釋非常容易。
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