北京中研环科

围绕科研 服务科研

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核心产品丨拥有全自动化控制功能的原位红外表征系统
来源: | 作者:中研小研 | 发布时间: 2023-09-18 | 140 次浏览 | 分享到:

红外光谱是分子振动-转动光谱,产生红外吸收的条件是分子在振动和转动时伴随着偶极矩的变化。采用傅里叶变换红外(Fourier transform infrared , FTIRs)光谱仪测试样品的红外光谱时,使用的红外光源是连续波长的光源。当光源照射样品后,样品中的分子会吸收某些波长的红外光。没有被吸收的光到达检测器,检测器将检测到的光信号经过模数转换,再经过傅里叶变换,即可以得到样品的单光束光谱。

随着科学研究的不断深入,科研人员不仅仅满足于得到样品的红外光谱信息,更希望得到样品在实际参与反应时或者在实际工况下的样品实时变化的红外光谱信息。而这种信息就需要原位表征系统来实现,给样品一个模拟实际工作环境的系统。

北京中研环科科技有限公司设计生产的原位红外表征系统是由一台自主设计搭建的傅里叶红外光谱仪,匹配红外光路系统(ATR光路系统、漫反射光路系统),以及一套或数套原位红外池组成。该套系统具有高度集成化的优势,全自动的控制软件能够帮助客户实现各类原位反应的一键式操作体验,并精确获取反应过程中的每个实时红外光谱数据。

因此统一,集成,自动采集数据,自动数据处理,配备各种原位测试所需硬件的原位表征系统将大大拓展了原位测试的种类,极大地提高了原位实验效率。

 

 

 

原位红外表征系统产品宣传照

 

应用案例1-多相催化体系

多相催化反应是一个非常复杂的表界面过程,对其深入认识依赖于实际催化反应条件下的原位表征技术取得突破性进展以获取关键的催化剂表面结构和表面物种信息。原位红外光谱技术(4000~400 cm-1)可以在实际反应气氛中原位检测催化反应过程中的表面物种(反应中间体),而且能同时跟踪催化剂自身的表面变化,为催化剂作用机理和催化反应机理的准确认知提供重要机遇。

       众所周知,负载型贵金属催化剂是多种多相催化反应体系中最具活性的材料。杂原子催化反应通常发生在催化剂表面,其中负载型催化剂的表面组成和结构会显著影响催化性能。在这里,我们选择一类甘油氧化的催化反应体系进行概述。甘油是生物柴油的主要副产品,通过甘油三酯与醇的酯交换对其进行选择性氧化,不仅是生产高附加值化学品的有效途径,而且具有巨大的学术吸引力。然而,甘油选择性氧化的途径极其复杂,涉及催化剂表面的氧化位置问题以及各种裂解产物选择性的难题。在负载型Au/Pt催化剂的情况下,碱性氧化物载体对甘油氧化具有活化的优势,但由于C−C裂解,对C3产物的选择性较低,而酸性氧化物载体明显降低了C−C的裂解,但具有相对较低的氧化活性,具有甘油醛的高选择性和甘油酸的低选择性。因此得出结论,载体的性质对产物的活性和选择性也有很大影响,但载体结构与甘油分子氧化行为之间的内在关系仍然是未知的。可以明确的是,这种影响究其根本还是与催化剂本身的吸附能力与解吸附能力直接相关。

为了研究该种类型的负载型催化剂本身吸附和解吸附的能力,我们应用中研环科自主搭建的原位红外表征系统DEEP-FTIR-2系列产品,通过对催化剂所在的环境进行真空变温处理,来观察催化剂本身表面吸附的物质随温度发生的细致变化。以期从微观结构的角度来对其催化剂本身表界面处的分子结构进行深入阐述,并对他们的性能变化起到某些启示作用。

 

 

原位红外表征系统-高低温产品实测照

 

高度集成化的自动化控制软件界面


 

原位高低温环境下的实时采集数据图



 

随温度变化的每个温度点上的精确红外谱图

 

 

典型的催化剂本身吸附物随温度变化的一个谱图展示

 

展望

多相催化反应过程是复杂的表界面过程,限于表征技术、对其认识还不够深入,往往被称为‘黑箱’,在分子、原子水平理解催化过程将取决于实际催化反应条件下的原位表征技术取得突破性进展以获取关键的催化剂表面结构和表面物种信息。中研环科自主设计搭建的这一套高度自动化控制的原位红外表征系统可以帮助我们的用户实现多种实际工况条件下的原位追踪。如在我们上述体系中,不仅可以通过变化温度参数来获知催化剂本身表界面处的吸附和解吸附能力,同时,还可以实现在不同反应气氛中原位检测催化反应过程中的表面物种,跟踪催化剂自身的表面变化的目的。我们期望能够通过我们全自动化控制的原位红外表征系统帮助我们更多的用户来实现原位透射/反射红外光谱在更多领域的应用。

 

其他各类原位红外研究持续更新中,敬请期待。。。。