באתרו FTIR ספקטרוסקופיית ככלי לחקירת גז/אינטראקציה מוצקה: שיתוף משופר מים2 Adsorption ב uio-66 מתכת-אורגני המסגרת

קטליזה הטרוגנית של סגיפה חשה בתהליכים חשובים רבים מדי המתרחשים על משטחים מוצקים. כדי לתכנן בהצלחה חומרים חדשים ויעילים, יש צורך להבין בפירוט את האינטראקציה גז / מוצק. ב ספקטרוסקופיית אינפרא אדום situ היא אחת הטכניקות השימושיות ביותר למטרה זו.

בסרטון זה, אנו מראים את הפרוטוקול בו אנו משתמשים לאפיון אינפרא-אדום של פני השטח של מוצקי פוליקריסטלין במחקרים על גז/אינטראקציה מוצקה. תהנה וידאו. מורחים באופן אחיד באמצעות חצץ על 20 מיליגרם של אבקת מדגם על פני השטח מלוטש של למות לחיצה.

אם האבקה נדבקת למשטח המתכת, השתמשו בנציץ או בקלטת אריזה ברורה המודבקת למות. מניחים על גבי עוד למות עם הצד המלוטש מול האבקה. להבטיח חלוקה שווה של הדגימה עם כמה תנועות סיבוב עדינות.

לאחר מכן, לשים את שני הצילינדרים בלחץ הידראולי ולהחיל 0.2 טון של לחץ. לאחר כשתי דקות, להפחית לאט את הלחץ ולהסיר את הצילינדרים מהעיתונות. אם גלולה לא נוצר, לחזור על ההליך, החלת לחץ גבוה יותר.

באמצעות אזמל או להב, לחתוך חתיכה של גלולה עם ממדים על 10 על 10 מילימטרים. למדוד את פני השטח הגיאומטריים ואת המשקל של גלולה. מניחים את גלולה לתוך מחזיק הדגימה.

מכניסים את מחזיק הדגימה לתא ה- IR ומעבירים את הדגימה לאמצע אזור התנור. חבר את התא למנגנוני ואקום/סחוף, הצבת ביניהם מאגר עם נפח ידוע, במקרה זה, על 0.5 מיליליטר. לפנות את המערכת.

התאימו את טמפרטורת ההפעלה ל-573 קלווין, קצב חימום מומלץ בין שניים לחמישה קלווינים לדקה. ואז לפנות את המדגם עם טמפרטורה זו במשך שעה אחת. באמצעות מגנט, להזיז את גלולה מחוץ לתנור, ולחכות 10 דקות על מנת להגיע לחדר או טמפרטורת הסביבה.

במהלך הזמן הזה, רשום ספקטרום רקע. לאחר מכן, להעביר את גלולה לנתיב קרן IR, ולרשום את ספקטרום המדגם. ספקטרום אינפרא אדום של המדגם נותן מידע גרוע למדי על פני השטח שלה.

לכן ההסתעה של מה שמכונה מולקולות בדיקה משמשת להשגת מידע מפורט. מולקולות הגשוש הן חומרים שנספגים במיוחד. בהתבסס על ספקטרום IR שלהם, או על השינויים שהם גרמו בספקטרום של הקרקע, אפשר להסיק מסקנות על סוג ומאפיינים של מרכזי הפיחת.

ודא שהדגימה ממוקמת בנתיב קרן IR. הצג מנה קטנה, כלומר 0.5 micromoles של adsorbate לתא, במקרה זה deuterated אצטוניטריל. הקלט ספקטרום אינפרא-אדום.

לאחר מכן, להציג מנה שנייה של adsorbate ולחזור על ההליך. לעשות זאת עד שלא יתרחשו שינויים נוספים בספקטרום. לפנות את ספקטרום ההקלטה לדוגמה עד שלא יתרחשו שינויים נוספים.

לאחר מכן, להעביר את המדגם לתנור עם טמפרטורה מוגדרת מראש של 323 קלווין. לאחר 15 דקות פינוי בטמפרטורה זו, מניחים את גלולה מחוץ לתנור ולחכות 10 דקות על מנת להגיע לטמפרטורת הסביבה. במהלך תקופה זו לרשום ספקטרום רקע טרי.

הזז את גלולה לנתיב קרן IR ולרשום את ספקטרום המדגם. חזור על ההליך הגדלת טמפרטורת התנור עם צעדים של 50 קלווין, עד קבלת ספקטרום בקנה אחד עם ספקטרום המדגם הראשוני. כדי למנוע קירור עמוק של חלונות התא במהלך הניסויים בטמפרטורה נמוכה, הפעל תחילה את מערכת זרימת המים.

לאחר מכן ודא שהדגימה ממוקמת בנתיב קרן ה- IR. ממלאים את מאגר התאים בחנקן נוזלי, ולשמור אותו מלא במהלך כל הניסוי. לאחר קירור הדגימה, יש להקליט ספקטרום.

ואז להציג adsorbate, במקרה מסוים זה חד תחמוצת הפחמן, על מינונים קטנים רצופים, 0.5 micromoles כל אחד. הקלט ספקטרום לאחר כל מנה. סיים את קבוצה הניסויים האלה עם אפס לחץ שיווי משקל של שני מיליברים.

ואז להתחיל להפחית את לחץ שיווי המשקל, תחילה על ידי דילול ולאחר מכן על ידי פינוי בטמפרטורה נמוכה, שוב ספקטרום הקלטה. סמן את הלחץ בכל ספקטרום. כאשר לא מתרחשים שינויים נוספים, להפסיק למלא את המאגר עם חנקן נוזלי ולהקליט ספקטרום תחת ואקום דינמי בטמפרטורה גוברת.

בעיה שיכולה להיפתר על ידי תהליכים הכרוכים בהסתעף. כאן אנו מציגים את התוצאה של האפיון של UiO-66, כמו גם את השימוש הנכון ושיפור של יכולת ההסתעה שלה כלפי פחמן דו חמצני. ספקטרום IR של UiO-66 רשום לאחר פינוי בטמפרטורת הסביבה מכיל להקות בשל מקשר, שאריות דימתילפורממיד, חומצה טרפתלית ואסטרים, מבודד H-מלוכדות קבוצות OH מבניות.

פינוי ב-573 קלווין מוביל להיעלמות כמעט מלאה של השאריות ושל ההידרוקסילים המבניים. כלומר, המדגם הוא כמעט נקי dehydroxylated. סגיפה של אצטוניטריל, מולקולת בדיקה להערכת חומציות, על המדגם שפונה זה הרגע מגלה את קיומם של אתרי חומצה Bronsted, קבוצות הידרוקסיל, דרך להקות מתיחה C-N ב 2276 ו 2270 סנטימטרים הדדיים.

יחד עם זאת, הלהקה OH הוא אדום עבר על ידי 170 ו 250 סנטימטרים הדדיים, המציין חומציות ברונסטד חלש. עם מדגם מופעל ב 573 קלווין, הרצועות המציין חומציות Bronsted נעדרים כמעט, אשר עולה בקנה אחד עם dehydroxylation מדגם שנצפו. עם זאת, להקה ב 2299 סנטימטרים הדדיים, בשל אצטוניטריל באתרי חומצה זירקוניום 4 +לואיס, נראה היטב.

טמפרטורה נמוכה CO שפיחת על מדגם שפונה בטמפרטורת הסביבה גילה CO מקוטב על ידי קבוצות OH באמצעות להקה ב 2153 סנטימטרים הדדיים. בו זמנית, הלהקה המקורית של OH עברה באדום ב-77 סנטימטרים הדדיים, מה שמאשר את החומציות החלשה של ההידרוקסילים. עם מדגם שפונה ב 573 קלווין, רצועה חלשה מאוד בשל CO מקוטב על ידי קבוצות הידרוקסיל זוהה ב 2154 סנטימטרים הדדיים, המאשר שוב את ריכוז הידרוקסיל נמוך המדגם.

חשוב לציין, לא זוהה CO מתואם לזירקוניום 4 +אתרים. תצפית זו מראה כי אתרי חומצת לואיס ניתן לפקח רק על ידי בסיסים חזקים יחסית, כמו אצטוניטריל, כנראה באמצעות סידור מחדש מבני בסביבת זירקוניום 4+. פחמן דו חמצני היה במגע עם דגימה שפונתה ב573 קלווין.

CO2 הפוקח מנוטר על ידי מצבי מתיחה אנטי סימטריים ב 2336 סנטימטרים הדדיים. לאחר מכן הוכנסו מים למערכת, מה שהוביל להתפתחות הדרגתית של כתף בתדר גבוה ב-2340 סנטימטרים הדדיים, ששלטו לבסוף בספקטרום באזור. בתיאום, להקות בשל הידרוקסילים מבניים מבודדים ו-H-מלוכדות התפתחו.

התוצאות מראות כי אדי מים הידרוקסילאטים המדגם, יצירת קבוצות הידרוקסיל מבניות לפעול כאתרי סגף CO2. תצפית זו חשובה משום עדות לכך שניתן יהיה להעצמת סחה CO2 באווירה לחה וחושפת את המנגנון של תופעה זו.