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紅外光譜是分子振動-轉(zhuǎn)動光譜，產(chǎn)生紅外吸收的條件是分子在振動和轉(zhuǎn)動時伴隨著偶極矩的變化。采用傅里葉變換紅外（Fourier transform infrared , FTIRs）光譜儀測試樣品的紅外光譜時，使用的紅外光源是連續(xù)波長的光源。當光源照射樣品后，樣品中的分子會吸收某些波長的紅外光。沒有被吸收的光到達檢測器，檢測器將檢測到的光信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過傅里葉變換，即可以得到樣品的單光束光譜。

隨著科學研究的不斷深入，科研人員不僅僅滿足于得到樣品的紅外光譜信息，更希望得到樣品在實際參與反應時或者在實際工況下的樣品實時變化的紅外光譜信息。而這種信息就需要原位表征系統(tǒng)來實現(xiàn)，給樣品一個模擬實際工作環(huán)境的系統(tǒng)。

北京中研環(huán)科科技有限公司設計生產(chǎn)的原位紅外表征系統(tǒng)是由一臺自主設計搭建的傅里葉紅外光譜儀，匹配紅外光路系統(tǒng)（ATR光路系統(tǒng)、漫反射光路系統(tǒng)），以及一套或數(shù)套原位紅外池組成。該套系統(tǒng)具有高度集成化的優(yōu)勢，全自動的控制軟件能夠幫助客戶實現(xiàn)各類原位反應的一鍵式操作體驗，并精確獲取反應過程中的每個實時紅外光譜數(shù)據(jù)。

因此統(tǒng)一，集成，自動采集數(shù)據(jù)，自動數(shù)據(jù)處理，配備各種原位測試所需硬件的原位表征系統(tǒng)將大大拓展了原位測試的種類，極大地提高了原位實驗效率。

原位紅外表征系統(tǒng)產(chǎn)品宣傳照

應用案例1-多相催化體系

多相催化反應是一個非常復雜的表界面過程，對其深入認識依賴于實際催化反應條件下的原位表征技術(shù)取得突破性進展以獲取關(guān)鍵的催化劑表面結(jié)構(gòu)和表面物種信息。原位紅外光譜技術(shù)（4000~400 cm-1）可以在實際反應氣氛中原位檢測催化反應過程中的表面物種（反應中間體），而且能同時跟蹤催化劑自身的表面變化，為催化劑作用機理和催化反應機理的準確認知提供重要機遇。

       眾所周知，負載型貴金屬催化劑是多種多相催化反應體系中最具活性的材料。雜原子催化反應通常發(fā)生在催化劑表面，其中負載型催化劑的表面組成和結(jié)構(gòu)會顯著影響催化性能。在這里，我們選擇一類甘油氧化的催化反應體系進行概述。甘油是生物柴油的主要副產(chǎn)品，通過甘油三酯與醇的酯交換對其進行選擇性氧化，不僅是生產(chǎn)高附加值化學品的有效途徑，而且具有巨大的學術(shù)吸引力。然而，甘油選擇性氧化的途徑極其復雜，涉及催化劑表面的氧化位置問題以及各種裂解產(chǎn)物選擇性的難題。在負載型Au/Pt催化劑的情況下，堿性氧化物載體對甘油氧化具有活化的優(yōu)勢，但由于C?C裂解，對C3產(chǎn)物的選擇性較低，而酸性氧化物載體明顯降低了C?C的裂解，但具有相對較低的氧化活性，具有甘油醛的高選擇性和甘油酸的低選擇性。因此得出結(jié)論，載體的性質(zhì)對產(chǎn)物的活性和選擇性也有很大影響，但載體結(jié)構(gòu)與甘油分子氧化行為之間的內(nèi)在關(guān)系仍然是未知的?？梢悦鞔_的是，這種影響究其根本還是與催化劑本身的吸附能力與解吸附能力直接相關(guān)。

為了研究該種類型的負載型催化劑本身吸附和解吸附的能力，我們應用中研環(huán)科自主搭建的原位紅外表征系統(tǒng)DEEP-FTIR-2系列產(chǎn)品，通過對催化劑所在的環(huán)境進行真空變溫處理，來觀察催化劑本身表面吸附的物質(zhì)隨溫度發(fā)生的細致變化。以期從微觀結(jié)構(gòu)的角度來對其催化劑本身表界面處的分子結(jié)構(gòu)進行深入闡述，并對他們的性能變化起到某些啟示作用。

原位紅外表征系統(tǒng)-高低溫產(chǎn)品實測照

高度集成化的自動化控制軟件界面

原位高低溫環(huán)境下的實時采集數(shù)據(jù)圖

隨溫度變化的每個溫度點上的精確紅外譜圖

典型的催化劑本身吸附物隨溫度變化的一個譜圖展示

展望

多相催化反應過程是復雜的表界面過程，限于表征技術(shù)、對其認識還不夠深入，往往被稱為‘黑箱’，在分子、原子水平理解催化過程將取決于實際催化反應條件下的原位表征技術(shù)取得突破性進展以獲取關(guān)鍵的催化劑表面結(jié)構(gòu)和表面物種信息。中研環(huán)科自主設計搭建的這一套高度自動化控制的原位紅外表征系統(tǒng)可以幫助我們的用戶實現(xiàn)多種實際工況條件下的原位追蹤。如在我們上述體系中，不僅可以通過變化溫度參數(shù)來獲知催化劑本身表界面處的吸附和解吸附能力，同時，還可以實現(xiàn)在不同反應氣氛中原位檢測催化反應過程中的表面物種，跟蹤催化劑自身的表面變化的目的。我們期望能夠通過我們?nèi)詣踊刂频脑患t外表征系統(tǒng)幫助我們更多的用戶來實現(xiàn)原位透射/反射紅外光譜在更多領(lǐng)域的應用。

其他各類原位紅外研究持續(xù)更新中，敬請期待。。。。