This content is Open Access.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
In situ in situ in situ in s FTIR spektroskopi som ett verktyg för undersökning av gas / solid interaktion: Vattenförstärkt CO2 Adsorption i UiO-66 Metall-Organic Framework
Chapters
Summary February 1st, 2020
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Användningen av FTIR-spektroskopi för undersökning av ytegenskaperna hos polykristallina fasta ämnen beskrivs. Beredning av provpellets, aktiveringsprocedurer, karakterisering med sondmolekyler och modellstudier av CO 2-adsorption diskuteras.
Transcript
Adsorption heterogen katalys avkänning alltför många viktiga processer som förekommer på fasta ytor. För att framgångsrikt utforma nya, effektiva material, är det nödvändigt att förstå i detalj gasen / fast interaktion. In situ infraröd spektroskopi är en av de mest användbara teknikerna för detta ändamål.
I den här videon visar vi det protokoll vi använder för infraröd karakterisering av ytan av polykristallina fasta ämnen i studier av gas / fast interaktion. Njut av video. Sprids jämnt med hjälp av en grus om 20 milligram av provet pulver på den polerade ytan av en pressning dö.
Om pulvret fastnar på metallytan, använd glimmer eller klar förpackningstejp limmad på die. Placera ovanpå en annan dö med den polerade sidan mot pulvret. Säkerställ jämn fördelning av preparatet med flera skonsamma roterande rörelser.
Sedan sätter de två cylindrarna i en hydraulisk press och applicera 0,2 ton tryck. Efter cirka två minuter, minska långsamt trycket och ta bort cylindrarna från pressen. Om pelleten inte bildas, upprepa proceduren, tillämpa ett högre tryck.
Med hjälp av en skalpell eller ett blad, skär en bit av pelleten med måtten ca 10 av 10 millimeter. Mät den geometriska ytan och pelletens vikt. Placera pelleten i provhållaren.
Sätt provhållaren i IR-cellen, och flytta provet till mitten av ugnszonen. Anslut cellen till vakuum / adsorption apparaten, placera mellan dem en reservoar med känd volym, i detta fall, ca 0,5 milliliter. Evakuera systemet.
Justera aktiveringstemperaturen till 573 Kelvin, rekommenderad uppvärmningshastighet mellan två och fem Kelvin per minut. Evakuera sedan provet med denna temperatur i en timme. Använd en magnet, flytta pelleten utanför ugnen, och vänta i 10 minuter för att nå rumstemperatur eller omgivningstemperatur.
Under den tiden, registrera ett bakgrundsspektrum. Flytta sedan pelleten till IR-strålbanan och registrera provspektrumet. Det infraröda spektrumet av provet ger ganska dålig information om dess yta.
Det är därför adsorptionen av de så kallade sondmolekylerna används för att få detaljerad information. Sondmolekylerna är ämnen som är specifikt absorberade. Baserat på deras IR-spektra, eller på de förändringar de orsakade i spektra av jorden, kan man göra slutsatser om typ och egenskaper adsorptionscentra.
Se till att provet är beläget på IR-strålvägen. Införa en liten dos, nämligen 0,5 mikromol av adsorbatet till cellen, i detta fall deuterat acetonitril. Spela in ett IR-spektrum.
Sedan, införa en andra dos av adsorbatet och upprepa proceduren. Gör detta tills inga fler förändringar i spektrumet inträffar. Evakuera provet inspelning spektra tills inga fler förändringar inträffar.
Flytta sedan provet till ugnen med en förinställd temperatur på 323 Kelvin. Efter 15 minuters evakuering vid denna temperatur, placera pelleten utanför ugnen och vänta i 10 minuter för att nå omgivningstemperatur. Under den tiden registrera en ny bakgrund spektrum.
Flytta pelleten till IR-strålbanan och registrera provspektrumet. Upprepa proceduren som ökar ugnstemperaturen med steg på 50 Kelvin, tills du erhåller ett spektrum som sammanfaller med det inledande provspektrumet. För att förhindra djupkylning av cellens fönster under lågtemperaturexperimenten, slå först på vattencirkulationssystemet.
Se sedan till att provet ligger på IR-strålvägen. Fyll i cellreservoaren med flytande kväve, och håll den full under hela experimentet. Efter kylning av provet, spela in ett spektrum.
Sedan införa adsorbat, i detta fall kolmonoxid, på varandra små doser, 0,5 mikromol vardera. Registrera ett spektrum efter varje dos. Avsluta dessa uppsättning experiment med noll jämviktstryck på två millibar.
Börja sedan minska jämviktstrycket, först genom utspädning och sedan genom evakuering vid låg temperatur, återigen registrera spektrum. Markera trycket i varje spektrum. När inga fler förändringar inträffar, sluta fylla reservoaren med flytande kväve och registrera spektra under dynamiskt vakuum vid ökande temperatur.
problem som skulle kunna lösas genom processer som involverar adsorption. Här presenterar vi resultatet av karakteriseringen av UiO-66, samt korrekt användning och förbättring av dess adsorptionskapacitet mot koldioxid. IR-spektret av UiO-66 som registrerats efter evakuering vid omgivande temperatur innehåller band på grund av länkaren, kvarvarande dimetylformamid, terephthalic syra och estrar, isolerade och H-bundna strukturella OH grupper.
Evakuering vid 573 Kelvin leder till nästan fullt försvinnande av rester och av de strukturella hydroxylerna. Det vill säga, provet är praktiskt taget rent och dehydroxilated. Adsorption av acetonitril, en sondmolekyl för att bedöma surhetsgrad, på det just evakuerade provet avslöjar förekomsten av bronsted syra platser, hydroxylgrupper, genom C-N stretching band på 2276 och 2270 ömsesidiga centimeter.
Samtidigt är OH-bandet rött skiftat med 170 och 250 ömsesidiga centimeter, vilket indikerar en svag Bronsted syra. Med prov aktiverat vid 573 Kelvins är de band som anger Bronsted acidity praktiskt taget frånvarande, vilket överensstämmer med den observerade provdehydroxylationen. Ett band på 2299 ömsesidiga centimeter, på grund av acetonitril på Zirkonium 4+Lewis syra, är dock väl sedd.
Låg temperatur CO adsorption på ett prov evakueras vid omgivande temperatur visade CO polariserad av OH grupper genom ett band på 2153 ömsesidiga centimeter. Samtidigt är det ursprungliga OH-bandet rödförskjutet med 77 ömsesidiga centimeter, vilket bekräftar hydroxylens svaga surhetsgrad. Med ett prov evakueras vid 573 Kelvins, ett mycket svagt band på grund av CO polariserad av hydroxyl grupper upptäcktes vid 2154 ömsesidiga centimeter, bekräftar igen den låga hydroxyl koncentrationen i provet.
Viktigt, ingen CO samordnas till Zirconium 4 + platser upptäcktes. Denna iakttagelse visar att Lewis syra platser kan övervakas endast av relativt starka baser, som acetonitril, förmodligen via strukturella omorganisering i Zirkonium 4 +miljö. Koldioxid sattes i kontakt med ett prov evakueras på 573 Kelvins.
Den adsorberade CO2 övervakas av de antisymmetriska sträckningslägena med 2336 ömsesidiga centimeter. Sedan infördes vatten i systemet, vilket ledde till en gradvis utveckling av en högfrekvent skuldra vid 2340 ömsesidiga centimeter, som slutligen dominerade spektrumet i regionen. I konsert, band på grund av isolerade och H-bundna strukturella hydroxyler utvecklas.
Resultaten visar att vattenånga hydroxylater provet, skapa strukturella hydroxyl grupper som fungerar som CO2 adsorption platser. Denna iakttagelse är viktig eftersom bevis för att CO2 adsorption skulle kunna förbättras i fuktig atmosfär och avslöjar mekanismen för detta fenomen.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
