На месте FTIR Spectroscopy как инструмент для исследования газа / твердого взаимодействия: Водно-улучшенная CO2 Адсорбция в UiO-66 Металл-органические рамки

Adsorption неоднородный катализ зондирования слишком много важных процессов, происходящих на твердых поверхностях. Для успешной разработки новых, эффективных материалов необходимо детально разобраться в газо-твердом взаимодействии. На месте инфракрасная спектроскопия является одним из наиболее полезных методов для этой цели.

В этом видео мы показываем протокол, который мы используем для инфракрасной характеристики поверхности поликристаллических твердых веществ в исследованиях газового/твердого взаимодействия. Наслаждайтесь видео. Распространение равномерно с помощью песка около 20 миллиграммов образца порошка на полированной поверхности прессования умереть.

Если порошок прилипает к металлической поверхности, используйте слюду или четкую упаковочную ленту, приклеенную к смерти. Место на вершине другой умереть с полированной стороны перед порошком. Обеспечь равномерное распределение образца несколькими нежными вращающимися движениями.

Затем положите два цилиндра в гидравлический пресс и нанесите 0,2 тонны давления. Примерно через две минуты, уменьшить медленно давление и удалить цилиндры из пресса. Если гранулы не сформированы, повторите процедуру, применяя более высокое давление.

Используя скальпель или лезвие, вырезать кусок гранулы с размерами около 10 на 10 миллиметров. Измерьте геометрическую поверхность и вес гранулы. Поместите гранулы в держатель образца.

Поместите держатель образца в ИК-ячейку и переместив образец на середину зоны духовки. Подключите ячейку к вакууму/аппарату адсорбции, поместив между собой резервуар с известным объемом, в данном случае около 0,5 миллилитров. Эвакуировать систему.

Отрегулируйте температуру активации до 573 Кельвинов, рекомендуемая скорость нагрева между двумя и пятью Кельвинами в минуту. Затем эвакуируйте образец с такой температурой в течение одного часа. Используя магнит, перемести гранулы за пределы духовки и подождите 10 минут, чтобы достичь комнатной или температуры окружающей среды.

В течение этого времени зарегистрируйте фоновый спектр. Затем перемести гранулы на траекторию ИК-луча и зарегистрируйте спектр образца. Инфракрасный спектр образца дает довольно плохую информацию о его поверхности.

Именно поэтому для получения подробной информации используется асорпция так называемых молекул зонда. Молекулы зонда являются веществами, которые специально поглощаются. Основываясь на их ИК-спектрах или на изменениях, вызванных ими в спектрах почвы, можно сделать выводы о типе и свойствах центров асорпции.

Убедитесь, что образец расположен на пути ИК-луча. Ввести небольшую дозу, а именно 0,5 микромолеса адсорбата в клетку, в этом случае дейтетерированный ацетонитрил. Запись спектра ИК.

Затем ввести вторую дозу адсорбата и повторить процедуру. Делайте это до тех пор, пока больше не произойдут изменения в спектре. Эвакуировать спектры записи образца до тех пор, пока не произойдут изменения.

Затем переместив образец в духовку с заданной температурой 323 Кельвина. После 15 минут эвакуации при такой температуре поместите гранулы за пределами духовки и подождите 10 минут, чтобы достичь температуры окружающей среды. За это время зарегистрируйте новый фоновый спектр.

Перемести гранулы на траекторию ИК-луча и зарегистрируйте спектр образца. Повторите процедуру повышения температуры духовки шагами 50 Кельвинов, пока не получить спектр, совпадающий с первоначальным спектром образца. Чтобы предотвратить глубокое охлаждение окон клеток во время низкокалорийных экспериментов, сначала включите систему циркуляции воды.

Затем убедитесь, что образец расположен на пути ИК-луча. Заполните клеточный резервуар жидким азотом и держите его полным в течение всего эксперимента. После охлаждения образца завехаем спектр.

Затем ввести адсорбат, в данном конкретном случае окись углерода, на последовательных малых дозах, 0,5 микромолеса каждый. Запись спектра после каждой дозы. Закончите этот набор экспериментов с нулевым равновесным давлением в два миллибара.

Затем начните снижать равновесное давление, сначала путем разбавления, а затем путем эвакуации при низкой температуре, снова записывая спектр. Отметь давление в каждом спектре. Когда больше не происходит изменений, прекратите заполнять резервуар жидким азотом и зафиксировать спектры при динамическом вакууме при повышении температуры.

проблема, которая может быть решена с помощью процессов, связанных с adorption. Здесь мы представляем результат характеристики UiO-66, а также правильное использование и повышение его adorption потенциала к двуокиси углерода. Спектр ИК UiO-66, зарегистрированный после эвакуации при температуре окружающей среды, содержит полосы из-за связующим звеном, остаточного диметилформамида, терефталовой кислоты и эфиров, изолированных и H-кабированных структурных групп OH.

Эвакуация в 573 Кельвинах приводит к почти полному исчезновению остатков и структурных гидроксилов. То есть образец практически чистый и дегидроксилированный. Adsorption ацетонитрила, молекулы зонда для оценки кислотности, на только что эвакуированном образце показывает существование Бронстед кислотных участков, групп гидроксила, через C-N растяжения полос на 2276 и 2270 взаимных сантиметров.

В то же время, oh полоса красного смещается на 170 и 250 взаимных сантиметров, что свидетельствует о слабой кислотности Бронстед. При активации образца на 573 Кельвинах полосы, указывающие на кислотность Бронстеда, практически отсутствуют, что согласуется с наблюдаемым дегидроксилированием образца. Тем не менее, полоса на 2299 взаимных сантиметров, из-за ацетонитрила на участках кислоты Циркониум 4 "Льюис, хорошо видно.

Низкая температура CO adorption на образец эвакуированы при температуре окружающей среды показали CO поляризованных OH групп через полосу на 2153 взаимных сантиметров. Одновременно, оригинальная полоса OH красного цвета смещается на 77 взаимных сантиметров, что подтверждает слабую кислотность гидроксилов. С образцом эвакуированным на 573 Кельвинах, очень слабая полоса из-за CO поляризованных групп гидроксила была обнаружена на 2154 взаимных сантиметрах, подтверждая снова низкую концентрацию гидроксила в образце.

Важно отметить, что не было обнаружено СО, координируемого на участках «Циркониум 4». Это наблюдение показывает, что льюис кислоты сайты могут контролироваться только с помощью относительно сильных баз, как ацетонитрил, вероятно, через структурные перестановки в циркониум 4 "окружающей среды. Углекислый газ был введен в контакт с образцом эвакуированы на 573 Кельвинов.

Адсорбированная CO2 контролируется режимами антисимметрического растяжения на 2336 взаимных сантиметров. Затем вода была введена в систему, что привело к постепенному развитию высокочастотного плеча на 2340 взаимных сантиметров, которые, наконец, доминировали спектра в регионе. В концерте, полосы из-за изолированных и H-облигаций структурных гидроксилов разработаны.

Результаты показывают, что водяной пар гидроксилатов образца, создавая структурные группы гидроксила, которые выступают в качестве CO2 adorption сайтов. Это наблюдение имеет важное значение, поскольку свидетельствует о том, что выбросы CO2 могут быть усилены во влажной атмосфере и показывает механизм этого явления.