概述

真空原位分析表征系統(tǒng)是為紅外光譜吸附態(tài)表征和催化劑酸性測(cè)定設(shè)計(jì)的專用真空系統(tǒng)，配有石英紅外吸收池，可以與Bruker、Nicolet、PE、Shimadzu、Jasco、Varian\Bio-Rad等主要紅外光譜儀連接使用，進(jìn)行氨、吡啶、一氧化碳、一氧化氮、甲醇、乙醇等小分子化合物的化學(xué)吸附測(cè)定。

具體應(yīng)用

吸附態(tài)研究和催化劑的表征

　　紅外光譜已經(jīng)廣泛應(yīng)用于催化劑表面性質(zhì)的研究，其中***和廣泛應(yīng)用的是研究吸附在催化劑表面的所謂“探針分子”的紅外光譜， 如：NO、CO、CO₂、NH₃、C₃H₅N等，， 它可以提供在催化劑表面存在的“活性中心”信息。用這種方法可以表征催化劑表面暴露的原子或離子， 更深入地揭示表面結(jié)構(gòu)的信息。與其它方法相比較， 這樣的紅外研究所獲得的信息只限于探針分子（或反應(yīng)物分子）可以接近或勢(shì)壘所允許的催化劑工作表面。

• CO吸附態(tài)研究

　　由于CO具有電子受授性質(zhì)，未充滿的空軌道很容易同過渡金屬相互作用。CO同許多重要的催化反應(yīng)有密切關(guān)系。如羰基合成、水煤氣合成、氧化等。并且具有很高的紅外消光系數(shù)。因此， 在過渡金屬表面吸附態(tài)的研究是一個(gè)十分廣泛的研究課題。

• 雙金屬原子簇催化劑的研究（紅外光譜方法研究催化劑表面組成和相互作用）

利用兩種氣體混合物吸附在雙組元過渡金屬催化劑上通過紅外光譜側(cè)其吸附在不同組元上吸收帶強(qiáng)度的方法可以測(cè)定雙金屬載體催化劑的表面組成。例如：CO和NO混合氣吸附在Pt-Ru/SiO2上的紅外光譜測(cè)定Pt-Ru/SiO2催化劑的表面組成。

催化劑紅外酸性測(cè)定

• 氧化物表面酸性的測(cè)定

　　酸性中心一般看作是氧化物催化劑表面的活性中心。在催化裂化、異構(gòu)化、聚合等反應(yīng)中烴類分子和表面酸性中心相互作用形成正碳離子， 是反應(yīng)的中間化合物。正碳離子理論可以成功地解釋烴類在氧化物表面上的反應(yīng)， 也對(duì)酸性中心的存在提供了強(qiáng)有力的證明。為了進(jìn)一步表征固體酸性催化劑的性質(zhì)， 需要測(cè)定表面酸性中心的類型（L酸、B酸）、強(qiáng)度和酸量。利用紅外光譜研究表面酸性常常利用氨、吡啶、三甲基胺、正丁胺等堿性吸附質(zhì)， 其中應(yīng)用比較廣泛的是吡啶和氨利用紅外光譜研究固體酸。

• 氧化物表面羥基的研究

• 紅外光譜應(yīng)用于反應(yīng)于反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)研究

• 催化劑原位表征高真空系統(tǒng)解決的問題

　　由于紅外光譜方法本身存在一定的局限性。

　　1) 利用透射方法研究載體催化劑， 由于大部分載體低于1000cm， 就不透明了，所以很難獲得這一范圍的許多重要信息。

　　2) 金屬粒子不同的暴露表面邊、角、階梯、相間界面線等，分子吸附在所有這些中心上的光譜都可對(duì)測(cè)得的光譜有貢獻(xiàn)， 因而解釋起來(lái)有困難。

　　3) 由于催化反應(yīng)過程中， 在催化劑表面上反應(yīng)中間物濃度一般都很低，壽命很短（尤其是反應(yīng)活性的承擔(dān)者）， 紅外光譜的靈敏度和跟蹤速度不夠高。

　　4) 紅外光譜只適用于有紅外活性的物質(zhì)。

　　隨著光譜技術(shù)的發(fā)展， 這些局限性將通過真空系統(tǒng)克服。

系統(tǒng)基本情況

　　一套用于催化劑原位表征的真空裝置及紅外原位測(cè)量系統(tǒng)，配備紅外吸收池統(tǒng)。 提高真空系統(tǒng)的性能使其在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到測(cè)量需要的中高真空度。

主要技術(shù)指標(biāo)

　　1. 樣品處理開始后樣品池中真空度應(yīng)在30 分鐘內(nèi)達(dá)到10^-5 Torr；

　　2. 樣品測(cè)量過程中各樣品可同時(shí)或分別進(jìn)行吸附或脫附探針分子；

　　3. 由于測(cè)量所需探針分子為酸性或堿性分子，高硼硅玻璃材質(zhì)避免了相互污染；

　　4、真空處理系統(tǒng)由機(jī)械泵與玻璃四級(jí)擴(kuò)散泵串聯(lián)組合抽氣，達(dá)到客戶對(duì)測(cè)試池中高真空的要求，抽速快，體積小，低噪音，操作簡(jiǎn)單，使用方便的特點(diǎn)，并且價(jià)格適中。

　　5、低真空部分主要是抽出系統(tǒng)中的高濃度氣體或吸附的殘余氣體。

　　6、各部分節(jié)門選用高硼硅玻璃節(jié)門，滿足系統(tǒng)高真空的要求，透明性操作，便于調(diào)試。

　　7、真空測(cè)量?jī)x使用數(shù)顯高精密真空計(jì)。

　　8、本系統(tǒng)配備透過式石英紅外吸收池，采用透射模式，可對(duì)樣品進(jìn)行陪燒、流動(dòng)氧化還原、抽空脫氣、吸附反應(yīng)等處理過程，可隨時(shí)移入或移出到紅外光譜儀的光路中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可利用配備的延長(zhǎng)管路進(jìn)行原位表征和實(shí)驗(yàn)。其加熱方式可采用程序升溫方法控制溫度的升降，也可使用調(diào)壓變壓器對(duì)溫度的升降進(jìn)行控制，使用溫度可以高達(dá)450度，標(biāo)準(zhǔn)配置的吸收池窗口為CaF₂，工作區(qū)間為4000—1200波數(shù)之間，用戶也可按照需要自性配置其他材料的窗口。

　　9. 樣品測(cè)量過程中各樣品可同時(shí)或分別進(jìn)行預(yù)處理、吸附、脫附探針分子或更換樣品。

　　10. 波紋管更換方便。

　　11．為滿足客戶的要求真空系統(tǒng)可做相應(yīng)改變。

配置單