干货:利用原位傅里叶红外光谱研究光催化反应过程

发布网友发布时间：2024-10-01 07:44

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热心网友时间：2024-12-04 00:11

随着能源与环境催化领域的深入研究，红外光谱技术的重要性日益凸显，特别是在研究光催化反应过程时。原位红外技术作为研究焦点，尤其在探究吸附态活性中间体的生成与转化以及揭示反应机制方面展现独特优势。

透射红外光谱法和漫反射红外光谱法是两种常用方法。透射法虽然能获取样品整体信息，但对于催化剂表面性质的研究有局限。因为制样需将粉末压制成透明的自支撑片，但许多催化剂载体在低温下不透明，导致难以获取某些波数的吸附分子红外光谱。同时，压片可能导致催化剂形态改变，影响表征，尤其是原位表征的准确性。相比之下，漫反射红外光谱法更为适用，它基于反射和散射原理，适合固体粉末，无需压片，对表面结构和吸附物种的测定更为精确。

原位漫反射红外光谱技术在催化剂表征和反应机理研究上取得了显著进展。其系统包括漫反射附件、原位池、真空系统等组件，可在高温高压环境中进行。例如，Thermo公司的傅里叶红外光谱仪配备的原位漫反射组件为研究提供了实用工具。

以CO2光催化还原反应为例，武汉理工大学余家国教授课题组的研究（参考文献1）通过漫反射傅里叶红外技术揭示了SnS2/g-C3N4催化剂在黑暗和光照条件下的变化。黑暗中，催化剂上通入CO+H2O时，观察到一系列特定的红外峰，而光照时，峰位置保持稳定，但强度有所增加，还出现新的COO-峰，这暗示了HCOOH可能是光催化还原过程中的关键中间体。

综上，原位傅里叶红外光谱技术为深入理解光催化反应提供了重要窗口，为能源和环境催化领域的研究提供了强有力的工具。