北分瑞利原位红外在催化剂反应中的应用

北分瑞利原位红外在催化剂反应中的应用

为科研用户提供光电热催化反应配置方案

前言

红外光谱法是一种利用物质对红外辐射的吸收特性来鉴定官能团和分析结构的技术。作为现代化学分析的四大光谱技术之一，红外光谱与质谱、核磁共振和紫外光谱并列，是材料分析领域公认的重要工具。然而，传统的红外光谱分析是“离线”的，仅能在反应前后分析样品中的官能团，无法实时监测反应过程中的变化。为了克服这一限制，原位红外光谱技术（In-situ FTIR）应运而生，它将红外光谱仪与现场反应器相结合，能够实时监测样品或反应体系中的官能团变化，从而在分子层面上获取反应物、目标产物、电极表面成键以及中间体等信息。根据反应器的不同，原位红外光谱技术可分为原位红外透射系统、原位红外漫反射系统和原位红外电化学ATR系统。

原位红外透射系统通过将样品压片后置于系统中，控制温度和气氛，研究样品在不同条件下的红外光谱特性。由于透射光谱信号较强，该系统通常使用标准的热释电探测器即可。系统主要由反应池、混气控制系统和温度控制系统组成，其中反应池通常由不锈钢制成，混气控制系统通过质量流量计精确控制气体流量并实现混合，温度控制系统则通过传感器对气路和反应池温度进行精确控制。

原位红外透射系统不适合测试红外不透明的固体样品，此时原位红外漫反射系统提供了更好的解决方案。漫反射红外光谱法适用于固体粉末样品的表面结构和表面吸附物种的分析。该系统由反应池、光路、真空系统、混气控制系统和温度控制系统组成。由于样品信号较弱，使用时需要配置高灵敏度的液氮制冷MCT探测器。原位红外漫反射系统特别适合研究多相催化、气固相互作用、光化学反应和氧化机理等领域。

原位红外透射系统和漫反射系统主要用于气固相原位反应的表征，而对于液固相原位反应，则需要使用原位红外电化学ATR系统。该系统引入了三电极和气体接口，可以在施加外偏压的条件下，向溶液中通入CO₂、N₂等反应气体，实现光（电）催化原位红外光谱表征。此外，该系统的光路还兼容电池反应池，适用于研究各类电池（如锂/钠/锌离子电池、锂硫电池、锂氧电池、锌空电池、锂-有机物电池等）的正/负极材料、CEI/SEI膜、电解液分解、电解液溶剂化/去溶剂化等随电位变化的过程。

北分瑞利·原位红外

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