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產(chǎn)品簡介
催化劑原位表征高真空系統(tǒng)是為紅外光譜吸附態(tài)表征和催化劑酸性測定設(shè)計的專用真空系統(tǒng),，配有石英紅外吸收池，可以與紅外光譜儀連接使用型 號：CEL-CCHV產(chǎn) 地：北京
詳細(xì)介紹
優(yōu)勢特點
1） 樣品處理開始后樣品池中真空度可達(dá)到10-3 Pa,；
2） 樣品測量過程中各樣品可同時或分別進(jìn)行預(yù)處理,、吸附、脫附探針分子,；
3） 測量所需探針分子為酸性或堿性分子,，高硼硅玻璃材質(zhì)避免了各類氣體的相互污染；
4） 真空處理系統(tǒng)由機(jī)械泵與玻璃四級擴(kuò)散泵串聯(lián)組成,，可滿足樣品測試所需的高真空度的要求,，具有抽速快、體積小,、噪音低,、操作簡單、使用方便等特點,；
5） 低真空部分主要是抽除系統(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） 真空測量儀使用數(shù)顯高精密真空計,；
8） 本系統(tǒng)所配透過式石英紅外吸收池,，可對樣品進(jìn)行陪燒,、流動氧化還原、抽空脫氣,、吸附反應(yīng)等處理過程,，可隨時移入或移出到紅外光譜儀的光路中進(jìn)行實驗，對樣品的加熱溫度高可達(dá)450度,；
9） 波紋管更換方便,。
10）高真空系統(tǒng)和原位紅外吸收池可按客戶要求進(jìn)行更改和定制。
產(chǎn)品應(yīng)用
1 吸附態(tài)研究和催化劑紅外光譜表征
紅外光譜已經(jīng)廣泛應(yīng)用于催化劑表面性質(zhì)的研究,，其中有效和廣泛應(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,，紅外光譜表征可以提供催化劑表面尤其是原位反應(yīng)條件下催化劑表面存在的“活性中心”和表面吸附物種的信息,，因此對于揭示催化反應(yīng)機(jī)理十分重要。
1.1 CO吸附態(tài)研究
CO具有很高的紅外消光系數(shù),，其未充滿的空軌道很容易同過渡金屬相互作用,，同時許多重要的催化反應(yīng)如羰基合成、水煤氣合成,、費托合成等均與CO密切相關(guān),，因此,，研究CO在過渡金屬表面的吸附態(tài)是一項十分廣泛的研究課題,。
1.2催化劑表面組成測定
合金催化劑表面組成與體相組成的差異會導(dǎo)致催化劑的性能顯著不同，因此,，測定催化劑的表面組成對理解反應(yīng)的活性位相當(dāng)重要,。利用兩種氣體混合物在雙組份過渡金屬催化劑表面上的競爭吸附，并通過紅外光譜測定其強(qiáng)度,，可以方便地測定雙金屬負(fù)載催化劑的表面組成,。典型的例子是CO和NO在Pt-Ru雙金屬催化劑上共吸附的紅外光譜。
1.3幾何效應(yīng)和電子效應(yīng)研究
在高分散金屬催化劑中引入第二金屬組元,，由于金屬間的幾何效應(yīng)和電子效應(yīng)可顯著改變催化劑的吸附性能從而改變催化活性,。如在Pd-Ag/SiO2催化劑體系中，Ag對Pd起稀釋作用,，當(dāng)Ag含量增加,，成雙存在的Pd濃度減少，因而橋式CO減少,，線式CO增加,，說明幾何效應(yīng)改變了CO在Pd-Ag/SiO2體系中的吸附性能,，同時，隨Ag含量的增加,，CO吸附譜帶紅移加大,，說明Pd-Ag之間存在電子效應(yīng)。
1.4吸附分子相互作用研究
CO吸附在過渡金屬表面時存在d-π反饋,，nco同d-π反饋程度有有關(guān),，而d-π反饋程度與金屬本身的d軌道情況有關(guān)，因此,，通過CO吸附態(tài)的紅外吸收光譜的化學(xué)位移,，可以考察其它分子與CO共同吸附時導(dǎo)致的分子與金屬組元之間的電子轉(zhuǎn)移過程。如：當(dāng)能夠給出電子的Lewis堿與CO共吸附在Pt上時,，根據(jù)d-π反饋原理,，吸附在Pt上的CO伸縮振動向低波數(shù)位移，而當(dāng)能夠接受電子的受體與CO共吸附在Pt上時,，根據(jù)d-π反饋原理,，吸附在Pt上的CO伸縮振動向高波數(shù)位移。
2 氧化物,、分子篩催化劑的紅外光譜表征
2.1 固體表面酸性測定
固體表面酸性位一般可看作是氧化物催化劑表面的活性位,。在眾多催化反應(yīng)如催化裂化、異構(gòu)化,、聚合等反應(yīng)中烴類分子與表面酸性位相互作用形成正碳離子,，該正碳離子是反應(yīng)的中間物種。正碳離子理論可以成功解釋烴類在酸性表面上的反應(yīng),，也對酸性位的存在提供了有力證明,。
為了表征固體酸催化劑的性質(zhì)，需要測定表面酸性位的類型(Lewis酸,，Bronsted酸),、強(qiáng)度和酸量。測定表面酸性的方法很多,，如堿滴定法,、堿性氣體吸附法、熱差法等,，但這些方法都不能區(qū)分L酸和B酸部位,。紅外光譜法則廣泛用來研究固體催化劑表面酸性，它可以有效區(qū)分L酸和B酸,，在該方法中,，常用堿性吸附質(zhì)如氨、吡啶、*基胺,、正丁胺等來表征酸性位,，其中應(yīng)用比較廣泛的是吡啶和氨。
2.2 氧化物表面羥基的研究
氧化物尤其是大比表面的氧化物的表面結(jié)構(gòu)羥基同許多催化反應(yīng)如脫水反應(yīng),、甲酸分解反應(yīng)等有關(guān),，而表面結(jié)構(gòu)羥基的性質(zhì)又同表面酸性有密切的關(guān)系，多年來,，人們對氧化物表面羥基進(jìn)行了大量的研究,，其中大部分研究著眼于氧化物表面羥基的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及同酸性中心的關(guān)系,，進(jìn)而同催化劑的反應(yīng)性能相關(guān)聯(lián),。研究催化劑表面結(jié)構(gòu)羥基的方法很多，但卓有成效的是紅外光譜法,。
2.3 氧化物表面氧物種研究
甲烷是烴類分子中結(jié)構(gòu)簡單,、對稱、化學(xué)惰性的分子,，從基礎(chǔ)研究角度認(rèn)識以甲烷為代表的低碳烴類活化機(jī)理具有極大的學(xué)術(shù)意義,。但是，甲烷分子很難吸附在催化劑表面上,，因此很難直接觀察到它在氧化物表面的活化過程,。而氧化物表面（尤其堿性氧化物表面）的氧物種研究由于表面存在一層穩(wěn)定的碳酸鹽使得對其研究十分困難。鑒于上述原因,，氧化物表面氧物種的研究一直沒有取得重大進(jìn)展,。近年來采用了“化學(xué)捕集”技術(shù)、同位素交換技術(shù)和低溫原位紅外光譜方法相結(jié)合應(yīng)用于上述研究取得了一些關(guān)于表面氧物種和甲烷活化的重要信息,。
3 原位紅外光譜應(yīng)用于反應(yīng)機(jī)理研究
長期以來人們研究了各種分子在催化劑表面的吸附態(tài)并獲得了許多重要的信息,，但是這些信息都是在反應(yīng)沒有發(fā)生時測得的。而反應(yīng)條件下的吸附物種的類型,、結(jié)構(gòu),、性能與吸附條件下的吸附物種的類型、結(jié)構(gòu),、性能有很大差別，因此,，僅利用吸附條件下分別測得的吸附物種信息無法準(zhǔn)確闡明反應(yīng)機(jī)理,，為此，進(jìn)行反應(yīng)條件下吸附物種的研究十分必要,。而在反應(yīng)條件下催化劑表面吸附的物種并未都參與反應(yīng),，因此如何在多種吸附物種中識別出參與反應(yīng)的“中間物種”是非常重要的課題。原位紅外光譜可以測量催化劑在反應(yīng)狀態(tài)下吸附物種的動態(tài)行為，因此可以獲得催化劑表面物種的動態(tài)信息,，并可據(jù)此推斷反應(yīng)機(jī)理,。
詳細(xì)介紹
原位紅外光譜表征高真空系統(tǒng)是用于測定催化劑表面組成、吸附,、酸性,、物種、表面羥基及反應(yīng)機(jī)理的設(shè)備,，包括高真空系統(tǒng)和原位紅外吸收池兩部分,，可以配合Bruker布魯克等主要紅外光譜儀進(jìn)行氨、吡啶,、一氧化碳,、一氧化氮、甲醇,、乙醇等化合物的化學(xué)吸附測定及反應(yīng)機(jī)理研究,。
催化劑表征對于了解催化劑結(jié)構(gòu)和組成在預(yù)處理、誘導(dǎo)期和反應(yīng)條件下以及再生過程中所發(fā)生的變化是至關(guān)重要的,。催化反應(yīng)機(jī)理的知識,、特別是結(jié)構(gòu)、動態(tài)學(xué)和沿催化反應(yīng)途徑中生成的反應(yīng)中間物的能量學(xué)可為開發(fā)新催化劑和改良現(xiàn)有催化劑提供更深刻的認(rèn)識,。原位譜學(xué)觀察又是闡明反應(yīng)機(jī)理,、分子與催化劑相互作用的動態(tài)學(xué)和中間物結(jié)構(gòu)的有效的技術(shù)。這些研究還可以提供有關(guān)催化劑和底物相互作用及有關(guān)活化勢壘的熱力學(xué)方面信息,。反應(yīng)機(jī)理和動力學(xué)的研究,，特別是對催化反應(yīng)中間物的原位觀察，對發(fā)展催化科學(xué)是非常必要的,。因為這樣的研究結(jié)果提供了催化作用的全面知識,，并有助于闡明催化劑結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。
高真空系統(tǒng)由玻璃四級擴(kuò)散泵,、真空泵,、精密真空表、電離規(guī),、集氣瓶,、球形安瓶、制備瓶,、可伐,、真空活塞等組成。該系統(tǒng)的高真空是通過一臺優(yōu)質(zhì)低噪聲的機(jī)械泵和一臺玻璃四級擴(kuò)散泵組成的機(jī)組而獲得,。
原位紅外吸收池由石英制成,，分樣品臺和真空密封窗口兩部分。樣品臺帶有加熱組件、熱電偶,、冷卻系統(tǒng)和氣體引入系統(tǒng),；真空密封窗口由冷卻系統(tǒng)和CaF2窗片組成。該吸收池采用透射模式進(jìn)行紅外光譜表征,，可對樣品進(jìn)行焙燒,、流動氧化還原、抽空脫氣,、吸附反應(yīng)等處理過程,，可隨時移入或移出到紅外光譜儀的光路中，也可利用配備的延長管路進(jìn)行原位表征實驗,。樣品的加熱采用程序升溫方法控制溫度,，高溫度可達(dá)450℃。標(biāo)準(zhǔn)配置的吸收池窗口材料為CaF2,，工作區(qū)間為4000—1000cm-1,，也可按用戶需要配置其他窗口材料。
表1 紅外窗口材料的性質(zhì)*兩個面上的反射損失, NA 不透明.
玻璃高真空系統(tǒng)部分組成及說明
請參閱圖1所示,，本玻璃高真空實驗測試系統(tǒng),，主要應(yīng)用紅外光譜催化劑原位表征、催化劑表面吸附物種和催化劑表征方面（探針分子的紅外光譜）以及反應(yīng)動態(tài)學(xué)方面的研究,。
該系統(tǒng)包括由機(jī)械真空泵A,，真空波紋管B，可伐KF接頭C,，緩沖球D,，組成一級真空泵，用于抽取低真空段,，該部分真空可以抽取到1.0Pa,；玻璃擴(kuò)散泵E，用于提升真空度,，提升真空度到10-2-10-3Pa,，此為二級真空泵，液氮冷阱F,，用于冷卻系統(tǒng)中雜質(zhì)氣體,，也有利于幫助提高真空度；真空規(guī)管G和精密真空表J,，分別用于測量系統(tǒng)的高真空度及低真空度,；玻璃球瓶H、I為儲氣瓶,，用于儲存?zhèn)溆眉兓玫臍怏w；玻璃管P為高真空部，為工作玻璃管,，為該系統(tǒng)的核心部分,；玻璃管Q為低真空部，用于連接測試樣品池M,，進(jìn)氣接口Ｌ,，為工作管Ｐ服務(wù)，并實現(xiàn)高低真空的轉(zhuǎn)換,；玻璃制備瓶K,，用于氣體的純化與制備；制備安瓶N,，用于液體的純化與制備,；該系統(tǒng)全部采用玻璃真空閥門，更好的保證了氣密性,，02,03為三通玻璃真空閥門（詳圖2）,，01、04,、05,、06、07,、08,、09、10,、11為二通玻璃真空閥門（詳圖3）,。
本實用新型中所采用的管路均為玻璃管路，所采用的閥門均為玻璃高真空閥門,，真空閥門可以保證系統(tǒng)使用過程中不會產(chǎn)生漏氣或緩慢滲漏的情形,。圖1-C中不銹鋼管與玻璃管路采用可伐（Kovar）連接。