催化剂红外光谱测试

检测项目

表面官能团鉴定：识别催化剂表面存在的羟基、羧基、氨基等官能团，明确其化学性质。

酸性位点表征：通过探针分子（如吡啶、氨气）吸附，区分并定量催化剂表面的路易斯酸和布朗斯特酸位点。

吸附物种分析：检测反应物、产物或中间体在催化剂表面的化学吸附状态和吸附构型。

活性相结构确认：确定催化剂中活性组分（如金属氧化物、硫化物）的分子结构特征和配位环境。

积碳物种分析：鉴别催化剂失活过程中形成的积碳类型，如石墨碳、无定形碳或含氧碳物种。

负载型金属催化剂表征：研究金属颗粒与载体间的相互作用，以及金属表面的CO等探针分子吸附态。

分子筛骨架振动分析：通过骨架振动区的特征峰，分析分子筛的骨架结构、硅铝比及结晶度。

表面羟基类型与浓度：区分不同类型（如孤立羟基、氢键羟基）的表面羟基，并评估其相对含量。

催化剂表面修饰效果评估：验证通过嫁接、涂层等方法引入的表面改性基团是否成功。

反应中间体追踪：在反应条件下（原位池），实时监测催化剂表面生成的反应中间物种。

检测范围

多相固体催化剂：包括负载型金属催化剂、金属氧化物、硫化物、磷化物及复合氧化物等。

沸石与分子筛材料：涵盖ZSM-5， Y型， SAPO等各类微孔及介孔分子筛催化剂。

纳米催化材料：如纳米颗粒、纳米线、纳米片等具有特定形貌的催化剂。

光催化剂：如TiO2， g-C3N4等半导体材料，分析其表面结构和光生载流子相关物种。

电催化剂：用于燃料电池、电解水等领域的贵金属及非贵金属基催化剂。

均相催化剂模型：将均相催化剂固载化或模拟其活性中心结构进行红外光谱研究。

催化膜与整体式催化剂：对涂覆在堇青石、泡沫金属等载体上的催化活性层进行表征。

生物质衍生催化剂：如活性炭、生物炭及其经过功能化改性的催化材料。

工业失活催化剂：对实际工业反应中失活的催化剂进行剖析，寻找失活原因（如积碳、中毒）。

新型单原子催化剂：表征金属单原子的配位环境及其与载体间的强相互作用。

检测方法

透射红外光谱法：将催化剂粉末与KBr压片，是最常规的体相和表面信息获取方法。

漫反射红外傅里叶变换光谱法：适用于高吸光度、不平整的固体样品，无需制样，直接测量粉末。

衰减全反射红外光谱法：用于薄膜、涂层或液体样品表面层的快速无损检测。

原位/operando红外光谱法：在可控温度、压力及反应气氛下，实时监测催化反应过程。

光热偏转红外光谱法：一种高灵敏度的表面检测技术，特别适用于弱吸收信号的检测。

反射吸收红外光谱法：主要用于研究金属表面或金属单晶表面的吸附物种。

发射红外光谱法：直接测量样品自身发射的红外辐射，适用于高温下的催化剂表征。

时间分辨红外光谱法：结合快速扫描或步进扫描技术，研究表面瞬态物种的动态变化过程。

低温吸附红外光谱法：在低温（如液氮温度）下进行吸附实验，以稳定和观察不稳定的中间物种。

显微红外光谱成像法：结合显微镜，获得催化剂颗粒表面化学组成的空间分布图像。

检测仪器设备

傅里叶变换红外光谱仪：核心主机，利用干涉仪和傅里叶变换技术获得高信噪比的红外光谱。

原位红外反应池：关键附件，可实现真空、控温、通入反应气体并进行在线检测。

漫反射附件：将主机光路转换为适合粉末样品测量的漫反射模式。

衰减全反射附件：配备金刚石、锗等晶体，用于固体或液体样品的表面快速检测。

高灵敏度MCT检测器：液氮冷却的汞镉碲检测器，用于中远红外区，具有极高的检测灵敏度。

DTGS检测器：氘代硫酸三甘肽检测器，室温工作，稳定性好，常用于常规中红外检测。

红外显微镜: 用于微区分析和化学成像，可对单个催化剂颗粒或特定区域进行定位分析。