في الموقع التحليل الطيفي FTIR كأداة للتحقيق في الغاز/ التفاعل الصلب: امتصاصثاني أكسيد الكربون المحسن بالماء في إطار UiO-66 المعدني العضوي

الحفز الممتز غير متجانسة استشعار الكثير من العمليات الهامة التي تحدث على الأسطح الصلبة. لتصميم مواد جديدة وفعالة بنجاح ، من الضروري أن نفهم بالتفصيل الغاز / التفاعل الصلب. التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء في الموقع هو واحد من أكثر التقنيات فائدة لهذا الغرض.

في هذا الفيديو، نعرض البروتوكول الذي نستخدمه لتوصيف الأشعة تحت الحمراء لسطح المواد الصلبة من البوليبلوراتline في دراسات التفاعل الغازي/الصلب. استمتع بالفيديو. انتشار موحد باستخدام حصى حوالي 20 ملليغرام من مسحوق العينة على سطح مصقول من يموت الملحة.

إذا كان مسحوق العصي على سطح المعدن، واستخدام الميكا أو شريط التعبئة واضحة لصقها على يموت. مكان على رأس آخر يموت مع الجانب المصقول التي تواجه مسحوق. ضمان توزيع حتى من العينة مع عدة حركات دوارة لطيف.

ثم، وضع اثنين من الأسطوانات في الصحافة الهيدروليكية وتطبيق 0.2 طن من الضغط. بعد حوالي دقيقتين، والحد ببطء الضغط وإزالة اسطوانات من الصحافة. إذا لم يتم تشكيل بيليه، كرر الإجراء، وتطبيق ضغط أعلى.

باستخدام مشرط أو شفرة، وقطع قطعة من بيليه مع أبعاد حوالي 10 في 10 ملليمترات. قياس السطح الهندسي ووزن الكريه. ضع البيليه في حامل العينة.

ضع حامل العينة في خلية الأشعة تحت الحمراء، ثم حرك العينة إلى منتصف منطقة الفرن. توصيل الخلية إلى فراغ / جهاز الامتزاز، ووضع بينهما خزان مع حجم معروف، في هذه الحالة، حوالي 0.5 ملليلتر. أخلي النظام

ضبط درجة حرارة التنشيط إلى 573 كلفن، معدل التدفئة الموصى بها بين اثنين وخمسة كلفن في الدقيقة الواحدة. ثم إخلاء العينة مع هذه الدرجة لمدة ساعة واحدة. باستخدام المغناطيس، ونقل بيليه خارج الفرن، وانتظر لمدة 10 دقائق من أجل الوصول إلى الغرفة أو درجة الحرارة المحيطة.

خلال ذلك الوقت، تسجيل الطيف الخلفية. ثم، نقل بيليه إلى مسار شعاع الأشعة تحت الحمراء، وتسجيل الطيف عينة. يعطي الطيف الأشعة تحت الحمراء من العينة معلومات سيئة نوعا ما حول سطحه.

هذا هو السبب في امتصاص ما يسمى بجزيئات التحقيق يستخدم للحصول على معلومات مفصلة. جزيئات المجس هي مواد يتم امتصاصها على وجه التحديد. استنادا إلى أطياف الأشعة تحت الحمراء، أو على التغييرات التي تسببها في أطياف التربة، يمكن للمرء أن يجعل استنتاجات حول نوع وخصائص مراكز الامتزاز.

تأكد من أن العينة تقع على مسار شعاع الأشعة تحت الحمراء. إدخال جرعة صغيرة، وهي 0.5 micromoles من الامتزاز إلى الخلية، في هذه الحالة الأسيتونيتريل deuterated. سجل طيف الأشعة تحت الحمراء.

ثم، أدخل جرعة ثانية من الممتزة وكرر الإجراء. القيام بذلك حتى لا تحدث أي تغييرات أخرى في الطيف. قم بإخلاء أطياف تسجيل العينات حتى لا تحدث تغييرات أخرى.

ثم، نقل العينة إلى الفرن مع درجة حرارة محددة مسبقا من 323 كلفن. بعد 15 دقيقة إخلاء في هذه الدرجة، وضع بيليه خارج الفرن وانتظر لمدة 10 دقائق من أجل الوصول إلى درجة الحرارة المحيطة. خلال ذلك الوقت تسجيل الطيف الخلفية الطازجة.

نقل بيليه إلى مسار شعاع الأشعة تحت الحمراء وتسجيل الطيف عينة. كرر الإجراء زيادة درجة حرارة الفرن مع خطوات من 50 كلفن، حتى الحصول على الطيف بالتزامن مع الطيف عينة الأولية. لمنع التبريد العميق للنوافذ الخلية خلال التجارب في درجة حرارة منخفضة، أولاً بدوره على نظام دوران المياه.

ثم تأكد من أن العينة تقع على مسار شعاع الأشعة تحت الحمراء. ملء في خزان الخلية مع النيتروجين السائل، والاحتفاظ بها كاملة خلال التجربة بأكملها. بعد تبريد العينة، سجل الطيف.

ثم أعرض الممتز، في هذه الحالة بالذات أول أكسيد الكربون، على جرعات صغيرة متتالية، 0.5 ميكرومول لكل من. سجل طيف بعد كل جرعة. الانتهاء من هذه المجموعة من التجارب مع ضغط التوازن صفر من اثنين من ملليبار.

ثم تبدأ في خفض ضغط التوازن، أولا عن طريق التخفيف ثم عن طريق الإجلاء في درجة حرارة منخفضة، تسجيل الطيف مرة أخرى. وضع علامة على الضغط في كل طيف. عندما لا تحدث تغييرات أكثر، والتوقف عن ملء الخزان مع النيتروجين السائل وسجل الأطياف تحت فراغ ديناميكي في زيادة درجة الحرارة.

المشكلة التي يمكن حلها من خلال العمليات التي تنطوي على الامتزاز. هنا نقدم نتيجة لتوصيف UiO-66 ، فضلا عن الاستخدام السليم وتعزيز قدرته الامتزاز نحو ثاني أكسيد الكربون. يحتوي طيف الأشعة تحت الحمراء من UiO-66 المسجلة بعد الإخلاء في درجة الحرارة المحيطة على نطاقات بسبب الرابط، وبقايا ثنائيات dimethylformamide، وحمض تيريفثاليك وإسترات، ومجموعات OH الهيكلية المعزولة وH-المستعبدين.

يؤدي الإخلاء في 573 كلفن إلى اختفاء كامل تقريبا من المخلفات والهيدروكسيل الهيكلية. وهذا هو، العينة هي نظيفة عمليا وdehydroxylated. إمتزاز الأسيتونيتريل، جزيء مسبار لتقييم الحموضة، على العينة التي تم إخلاؤها للتو يكشف عن وجود مواقع حمض برونستد، مجموعات الهيدروكسيل، من خلال نطاقات C-N تمتد في 2276 و 2270 سنتيمتر متبادل.

في الوقت نفسه ، فإن الفرقة OH حمراء تحولت بمقدار 170 و 250 سنتيمترًا متبادلًا ، مما يشير إلى ضعف حموضة برونستد. مع تنشيط العينة في 573 كلفن، العصابات التي تشير إلى حموضة Bronsted غائبة عمليا، وهو ما يتفق مع العينة الملاحظة dehydroxylation. ومع ذلك، فإن الفرقة في 2299 سم المتبادلة، وذلك بسبب الأسيتونيتريل على مواقع حمض الزركونيوم 4 + لويس، وينظر جيدا.

كشفت درجة حرارة منخفضة CO adsorption على عينة أخليت في درجة الحرارة المحيطة CO الاستقطاب من قبل مجموعات OH من خلال عصابة في 2153 سم متبادل. في الوقت نفسه ، يتم تغيير النطاق OH الأصلي بـ 77 سنتيمترًا متبادلًا ، مما يؤكد حموضة الهيدروكسيل الضعيفة. مع عينة أخليت في 573 [كلفن], جدّا ضعيفة شريط واجبة إلى [كّسّسّبلدّد بّي], مجموعة كان في 2154 [سنتيمترددّة], يؤكّد ثانية المنخفضة هيدروكسل تركيز في العينة.

والأهم من ذلك، لم يتم الكشف عن أي من ثاني أكسيد الكربون المنسق لمواقع الزركونيوم 4+. وتبين هذه الملاحظة أن مواقع حمض لويس لا يمكن رصدها إلا بقواعد قوية نسبيا، مثل الأسيتونيتريل، ربما عن طريق إعادة الترتيب الهيكلي في بيئة الزركونيوم 4+. وقد تم وضع ثاني أكسيد الكربون على اتصال مع عينة تم إخلاؤها في 573 كلفن.

يتم رصد ثاني أكسيد الكربون الممتزد من قبل وسائط التمدد غير الحرارية عند 2336 سنتيمترًا متبادلًا. ثم تم إدخال المياه إلى النظام، مما أدى إلى التطوير التدريجي للكتف عالي التردد عند 2340 سنتيمترًا متبادلًا، مما سيطر أخيرًا على الطيف في المنطقة. في الحفل، العصابات بسبب معزولة وH-المستعبدين الهيدروكسيل الهيكلية المتقدمة.

وتظهر النتائج أن الماء بخار هيدروكسيلات العينة، وخلق مجموعات الهيدروكسيل الهيكلية التي تعمل كمواقع امتصاص CO2. هذه الملاحظة مهمة لأن الأدلة على أن امتصاص ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يعزز في الغلاف الجوي الرطب ويكشف عن آلية هذه الظاهرة.