服務熱線
010-63716865
優勢特(tè)點:
1)樣品處理開始後樣品池中真空度可達到10-3 Pa;
2)樣品測(cè)量過程中各樣品(pǐn)可同時或分別進行預處理(lǐ)、吸(xī)附、脫附探針分子;
3)測量所需探(tàn)針分子(zǐ)為酸性或堿性分子,高硼矽玻璃材質避免了(le)各類氣體的相互汙染;
4)真空處理係統由機械泵(bèng)與玻璃四級擴散(sàn)泵串聯組成,可滿足樣品測試所(suǒ)需的高真空度的要求,具(jù)有抽速快、體積小、噪音低、操作簡單、使用方便等特點;
5)低真空部分主(zhǔ)要是抽除係統中的高濃度氣體或吸(xī)附的殘餘氣體;
6)各(gè)部分節門選用高硼矽玻璃節門,滿足係(xì)統高真空(kōng)的要求,透明性操作,便於(yú)調試;
7)真空測量儀使用數顯高精密真空(kōng)計;
8)本係統所(suǒ)配透(tòu)過(guò)式石(shí)英紅外吸收池,可對樣品進行陪燒、流動氧化還原、抽空脫氣(qì)、吸附反應等處理過程,可隨時移入或(huò)移出到紅外光譜(pǔ)儀的光路中進(jìn)行實驗,對樣品的加熱(rè)溫度最高可達450度;
9)波紋管更換(huàn)方便。
10)高真空係統和原位紅外吸收池可按客戶要求進(jìn)行更改和定製。


產品應用:
1 吸(xī)附態研究和(hé)催化劑紅外光譜表征
紅外(wài)光譜已經廣泛應用於催化劑(jì)表麵性質的(de)研究,其中有效和廣泛應用的是研究吸附在催化(huà)劑表麵的所謂“探針分子”的紅外光譜,如:NO、CO、CO2、NH3、C3H5N等,紅外光譜(pǔ)表征可以提供催化劑表麵尤其是原(yuán)位反應條件下催化劑表麵存在的“活性中(zhōng)心”和表麵吸附物種的信息,因(yīn)此對於揭示催化反應機理十分重要。
1.1 CO吸附態研究
CO具有很高的紅外消光係數,其未充滿的空軌(guǐ)道很容易同過(guò)渡金屬相互作用,同時許多重要的催化反應如羰基合成、水煤氣合成、費托合成等均與CO密切相關,因此,研究CO在過渡(dù)金屬表麵的吸附態是一項十分廣泛的研究課題。
1.2催化(huà)劑(jì)表(biǎo)麵(miàn)組成(chéng)測定
合(hé)金(jīn)催化劑表麵組成(chéng)與體(tǐ)相組成的差異會導致催(cuī)化劑(jì)的性能顯著不同,因此,測定催化劑的表麵組(zǔ)成對(duì)理解反應(yīng)的活性位相(xiàng)當(dāng)重要。利用兩種氣體混合物在雙組份過渡金屬催化劑表麵(miàn)上的競(jìng)爭吸(xī)附,並通過紅外光(guāng)譜測定其強度,可以方便地測定雙金屬負載催化劑的表麵(miàn)組成。典型的例子是CO和NO在(zài)Pt-Ru雙金(jīn)屬催化劑上共吸附的紅外光譜。
1.3幾何效應和電(diàn)子效應研究
在高分散金屬催化劑中引入第二金屬組元,由於金屬間的幾何效應和電子效應可顯著改變催化劑(jì)的吸附性能從而改變催化活性。如在Pd-Ag/SiO2催化劑體係(xì)中(zhōng),Ag對Pd起稀釋作用,當Ag含量增加,成雙存在的Pd濃度減少(shǎo),因而橋式CO減少,線式CO增加,說明幾何(hé)效應改變了CO在Pd-Ag/SiO2體係中的吸附性能,同時,隨Ag含量的增加,CO吸附譜帶紅移加大,說明Pd-Ag之間存在電子效(xiào)應。
1.4吸附分子相(xiàng)互作用研究
CO吸附在過渡金屬表麵時存在d-π反饋,nco同d-π反饋程度有有關,而d-π反饋程度與金屬本身的d軌道情況有關,因此,通過CO吸附態的紅外吸收光譜的化學位移,可以考察其它分子與CO共同吸附時導(dǎo)致的分子與金(jīn)屬組(zǔ)元之(zhī)間的電子轉移過程。如:當能夠給出電子的Lewis堿與CO共吸(xī)附在Pt上(shàng)時,根據d-π反饋原理,吸附在Pt上的CO伸縮振動(dòng)向低波(bō)數位(wèi)移,而當能夠接受電(diàn)子的受體與CO共吸附在Pt上(shàng)時,根(gēn)據d-π反饋原理,吸附在Pt上的CO伸縮振動向(xiàng)高波數(shù)位移。
2 氧化(huà)物、分子篩催化劑的紅外光譜表征
2.1 固體表麵(miàn)酸性測定
固體表麵酸(suān)性位一般可看作是氧化物催化劑(jì)表麵的活(huó)性位。在(zài)眾多催化反應如(rú)催(cuī)化裂化、異構化、聚(jù)合等反應中烴類分子與表麵酸性位相互作用形成正碳離子,該正碳離子是反應的中間物種。正碳離子理(lǐ)論可以成功解釋烴類在(zài)酸性表麵上的反應(yīng),也對酸性位的存在提(tí)供了有力證明。
為了表征固體酸催化劑的性質(zhì),需要測定表麵酸性位的類型(Lewis酸,Bronsted酸)、強度和酸量。測定表麵酸性的方法(fǎ)很多,如堿滴定法、堿性氣體吸(xī)附法、熱差(chà)法等,但這(zhè)些方法都不能區分(fèn)L酸和B酸部位。紅外光譜法則廣泛用來研究(jiū)固體催化劑表(biǎo)麵(miàn)酸性,它可以有效區分L酸和B酸,在該方法中,常(cháng)用堿性吸附質如氨、吡啶、三甲基胺、正丁胺等來(lái)表征酸性位,其中(zhōng)應(yīng)用(yòng)比較廣泛的(de)是吡(bǐ)啶和氨(ān)。
2.2 氧化物表麵羥基的研究
氧化物尤其是大比(bǐ)表麵的氧化(huà)物的表麵結構(gòu)羥基同(tóng)許(xǔ)多催化反應如脫水反應、甲(jiǎ)酸分解反(fǎn)應等有關(guān),而表麵結構羥基(jī)的性質又同(tóng)表麵酸性有(yǒu)密切的關係,多(duō)年(nián)來,人們對(duì)氧(yǎng)化物表麵羥(qiǎng)基進行了大量的研究(jiū),其中大部分研究(jiū)著眼於氧化物表麵羥基的結構、性質(zhì)以及(jí)同酸性中心的關(guān)係,進而同催化劑的反(fǎn)應性能相關聯。研究催化劑表麵結構羥(qiǎng)基的(de)方法很多,但卓有成效的是紅外光譜法。
2.3 氧化物表麵氧物種研究
甲烷是烴類分子中結構簡單、對稱、化學惰性的分子,從基礎研究角度認識以甲烷為代表的低碳(tàn)烴類活化機理具有極大的學術意義。但是,甲烷分子很難吸附在催化劑表(biǎo)麵上,因此很難直接(jiē)觀察到它在氧化物表麵的活化過程。而氧(yǎng)化物表麵(miàn)(尤其堿性氧(yǎng)化物表麵)的氧(yǎng)物種研究由於表麵存在一層穩定的碳酸鹽使(shǐ)得對其研究十分困難。鑒於上述原因(yīn),氧化物表麵氧物種的研究一直沒有取得重大進展。近年來采用了“化學(xué)捕集”技術、同位素(sù)交換技術和低(dī)溫原位紅(hóng)外光譜方法相結合應用於上述(shù)研究取得了一些關於表麵氧物(wù)種和甲烷(wán)活化的重要信息。
3 原位(wèi)紅外光譜應用於反應(yīng)機理研究
長期以來人們研究了各種分子在催化劑(jì)表麵的吸(xī)附態並獲得了許多重要的(de)信息,但(dàn)是這些信息都(dōu)是在反應沒有發生時測得的。而反應條件下的吸附物種的類(lèi)型、結構、性能與吸附條件下的吸附(fù)物種的類型、結構、性(xìng)能(néng)有很大差別,因此,僅利用(yòng)吸附(fù)條件下分別測得的吸附物種信息無法準確闡明反應機理,為此,進行反應條件下吸附物種的研究十分必要。而在反應條件下催化劑表麵吸附(fù)的物種並未都參與反應(yīng),因此如何在多種吸附物種中識別出參與反應的“中間物種”是非常重要的課題。原位(wèi)紅(hóng)外光譜可以測量催化劑在反應狀態下吸附物種的動態行為,因此可以獲得催化劑表麵物種的動態信息,並可據此推斷反應機理。
詳細介紹:
原位紅外光譜表征高真空係統(tǒng)是用於測定催化(huà)劑表麵組成、吸附、酸(suān)性、物種(zhǒng)、表(biǎo)麵羥基及(jí)反應機理的專用設備(bèi),包(bāo)括高真空係統和原位紅(hóng)外吸收池兩部(bù)分,可以配合Bruker布魯(lǔ)克等主要(yào)紅外光譜儀進(jìn)行氨、吡啶、一氧化碳、一氧化氮、甲醇、乙醇等化合物的化學吸附測定及反應機理研究。
催化劑表征對於了解催化劑結構和組成在預處理、誘導期和反(fǎn)應(yīng)條件下以及再生過程(chéng)中所發(fā)生(shēng)的(de)變化是至關重(chóng)要的。催化反應機理(lǐ)的知識、特別是結構、動態學和沿催化反(fǎn)應途徑中生成的反應中間物的能量學可為開發新(xīn)催化劑和改良現有催化劑提供更深刻的(de)認識。原位譜學觀察又是闡明反應機理、分子與催化劑相互作用的動態學和(hé)中間(jiān)物結構的有效的技術。這些研究還可以提供有關催化劑(jì)和底物相互作用及(jí)有關活化勢壘的熱力學方麵信息。反應機理(lǐ)和動力學的研究,特別是(shì)對(duì)催化反應中間物的原位觀(guān)察,對(duì)發展催化科學是非常必要的。因為這樣的研究結果(guǒ)提供了催化作用的全麵知識,並有助於闡明催化劑結(jié)構和功能的(de)關係。

高(gāo)真空係統由玻璃四級擴(kuò)散泵、真空泵、精密真空表、電離規、集氣瓶、球形安瓶、製備瓶、可伐、真空活塞等組成。該係統的高真空是通過一台優質(zhì)低噪聲的機械泵和一台玻璃四級擴散泵組成的機組而獲得。
原位紅外吸收(shōu)池由石英製成,分樣品(pǐn)台和真空密(mì)封窗口(kǒu)兩(liǎng)部分。樣品(pǐn)台帶有加熱組件(jiàn)、熱電偶、冷(lěng)卻係統和氣體引入係統;真空密封窗口由冷卻係統和CaF2窗片組成。該(gāi)吸收池采用透射模式進(jìn)行紅(hóng)外光譜表征,可對樣品進行(háng)焙燒、流動(dòng)氧化(huà)還原、抽空脫氣(qì)、吸附(fù)反應等處理過程,可隨時移入或移(yí)出到紅(hóng)外光譜儀的光路中,也可(kě)利用配備的延長管路進行原位表(biǎo)征實驗。樣品的加熱采用程序升溫方法控製溫度,最高溫度可達450℃。標準配置的吸(xī)收池窗口材料為CaF2,工作區間為4000—1000cm-1,也可按用戶需要(yào)配置其他窗口(kǒu)材料。
表1 紅外窗口材料的性(xìng)質
材(cái)料(liào) | 使用範圍 | 反射損失*(1000cm-1) | 溶解度 g/100ml@20oC | 相(xiàng)對價格 | 物理(lǐ)性質 |
NaCl | >5000至(zhì)625 | 7.5% | 40 | 1.0 | 溶於(yú)水,硬但易拋(pāo)光和(hé)切割,潮解慢(màn) |
KBr | >5000至400 | 8.5% | 70 | 1.2 | 溶於水,較軟但易拋光和切割,潮解慢,價格高,範圍寬 |
CsI | >5000至180 | 11.5% | 80 | 7.8 | 溶(róng)於水,軟且易劃傷,不能切割,潮解慢(màn) |
CaF2 | >5000至1000 | 5.5% | 難溶 | 3.5 | 難溶於水,耐酸堿,不潮解,忌用於銨鹽(yán)溶液 |
BaF2 | >5000至750 | 7.5% | 不溶 | 6.2 | 類(lèi)似於CaF2,對熱和(hé)機械振(zhèn)動敏感 |
SrF2 | >5000至850 | 6% | 不溶 | 5.1 | 類似於CaF2,對熱和機械振動敏感 |
AgCl | >5000至450 | 19.5% | 不溶 | 6.6 | 不溶於水但溶於酸和NH4Cl溶液(yè),可延展,長期暴露於紫外光變(biàn)暗,腐蝕金屬及合金 |
AgBr | >5000至280 | 25% | 難溶 | 難溶於水,軟且易劃傷,冷變形長期暴露於紫(zǐ)外(wài)光變暗 | |
KRS-5 | >5000至250 | 28% | 0.1 | 9.1 | 微溶水,溶(róng)於堿但不溶於酸, 軟且(qiě)易劃傷(shāng),冷變形,劇毒 |
Infrasil(SiO2) | >5000至2850 | NA | 不(bú)溶 | 不溶於水,溶於HF溶液(yè),微溶於(yú)堿難切割 | |
Poly-ethylene | 625至10 | NA | 不溶 | 1.6 | 不溶於水,耐溶劑,軟易溶(róng)脹,難清(qīng)洗,可壓(yā)片 |
*兩個麵上的反射損失, NA 不(bú)透明.
玻(bō)璃高真空係統部分組成及說明:
請參閱圖1所示,本玻璃高真空(kōng)實(shí)驗測試係統,主要應用紅(hóng)外光譜催化劑原位表征、催化劑表麵吸附物種和催化劑表征方麵(探針分子的紅外光譜)以及反應動態學(xué)方麵的研究。
該係統包括由機械真空泵A,真空波紋(wén)管B,可伐KF接頭C,緩衝球D,組成(chéng)一級真空泵,用於抽取低真空段(duàn),該部分真空可以抽取到1.0Pa;玻璃擴散(sàn)泵E,用於提升真空度(dù),提升真空度到10-2-10-3Pa,此為二級真空泵,液(yè)氮冷阱F,用(yòng)於冷卻係統中雜質氣體,也有利於幫助提高真空度;真空規管G和精密真空(kōng)表J,分別用(yòng)於測量係統的高真空度及低真空度(dù);玻璃球瓶H、I為儲氣瓶,用於儲存備用純化好的(de)氣體;玻璃管P為高真空部(bù),為工作玻璃管,為該係統的核心部分;玻璃管Q為低真空部,用於連接(jiē)測試樣品(pǐn)池M,進氣接口(kǒu)L,為工(gōng)作(zuò)管P服務(wù),並實現高低真空的(de)轉(zhuǎn)換;玻璃製備瓶K,用於氣體的純化與製備;製備安瓶N,用(yòng)於(yú)液體的(de)純(chún)化與製備;該係統全部采用玻璃真空閥門(mén),更好(hǎo)的保證了氣密性,02,03為三通玻璃真空閥門(詳(xiáng)圖2),01、04、05、06、07、08、09、10、11為二通玻璃真空閥門(詳(xiáng)圖3)。
本實用(yòng)新型(xíng)中所(suǒ)采用的管路(lù)均為玻璃管路,所(suǒ)采用的閥門均為玻璃高真空閥(fá)門,真空閥門可以保證(zhèng)係統使用過程中不會產生漏(lòu)氣或緩慢滲(shèn)漏的情形(xíng)。圖1-C中不鏽鋼管與玻璃管路采用可伐(Kovar)連接。