分子篩廠家講解：分子篩中催化反應(yīng)的振動(dòng)光譜及相關(guān)原位研究

催化領(lǐng)域的科學(xué)家們一直致力于優(yōu)化現(xiàn)有工藝過程的活性和選擇性，并不斷開發(fā)新的工藝。在許多情況下，盡管現(xiàn)代的科學(xué)和技術(shù)提供了豐富的知識(shí)水平，反復(fù)試驗(yàn)法依然是種最常用的實(shí)驗(yàn)方法。為了改變這種情況，催化科學(xué)家們需要更深刻地理解反應(yīng)過程及分子篩制備過程的關(guān)鍵步驟。在此基礎(chǔ)上，才有可能設(shè)計(jì)和制備出所需要的具有優(yōu)異反應(yīng)性能的分子篩。但是，只有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分子篩在反應(yīng)中的性能才能得到可靠的信息。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，采用合適的反應(yīng)器和光譜/散射技術(shù)來實(shí)時(shí)研究催化反應(yīng)過程顯得極其重要，這種方法就是原位光譜。

一個(gè)催化循環(huán)由一系列的反應(yīng)步驟組成，用于描述反應(yīng)物分子在催化活性位點(diǎn)上轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K的反應(yīng)產(chǎn)物。盡管科學(xué)家們數(shù)十年來一直致力于詮釋這樣的過程，僅有少數(shù)的反應(yīng)能夠解釋清楚。想要獲得這樣的信息，需要關(guān)于催化材料在其壽命周期中每一步驟的詳細(xì)信息：合成一焙燒一活化一反應(yīng)一失活一再生（根據(jù)需要）。傳統(tǒng)的表征方法（這里指非原位表征）主要在室溫和常壓的環(huán)境條件下，而不是實(shí)際的反應(yīng)器中研究催化材料的這些步驟。盡管這樣的方法也能得到有用的信息，但不能提供分子篩在反應(yīng)過程中發(fā)生的變化的直接信息。這促使催化科學(xué)家們開發(fā)能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)反應(yīng)中的分子篩的分析設(shè)備。但是，反應(yīng)過程的原位分析方法也有不利之處，分子篩周圍的氣相和/或液相同時(shí)也被探測(cè)到，包括催化材料的活性表面和非活性體相，使得解釋變的模糊不清。

催化反應(yīng)中的原位光譜可以追湖到1954年Eischens團(tuán)隊(duì)發(fā)表的兩篇開創(chuàng)性的論文。他們通過紅外光譜研究了CO與Cu、Pt、Pd、Ni負(fù)載的Si0₂之間的相互作用，以及氨與裂解分子篩之間的相互作用。值得注意的是，從現(xiàn)在的觀點(diǎn)來看，這一研究在多大程度上可被認(rèn)為是原位研究是有爭議的，因?yàn)槠浞磻?yīng)條件與實(shí)際催化過程有很大差異。但是這是向原位方法邁出的重要一步，這是第一次考慮到存在吸附物的分子篩表面動(dòng)力學(xué)的重要性。事實(shí)上，這可能是第一個(gè)用于測(cè)試非均相分子篩紅外光譜的光譜-反應(yīng)池。自此開創(chuàng)性研究后，原位光譜技術(shù)的使用不斷取得進(jìn)步。

在通常使用的原位技術(shù)中，紅外光譜有最長的使用歷史，并且經(jīng)常應(yīng)用于分子篩研究中。在發(fā)展初期，紅外測(cè)試使用自支撐鏡片（簡單的透射/吸附測(cè)試）。自此之后，紅外光譜有了長足發(fā)展，從而能夠更快地獲得更好質(zhì)量的光譜。由于更靈敏的檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展以及制樣方法的提高，使得紅外光譜測(cè)試能夠在相關(guān)反應(yīng)條件下進(jìn)行。在20世紀(jì)80年代早期，通過引入傅立葉紅外變換技術(shù)，縮短了記錄時(shí)間（數(shù)秒到數(shù)分鐘），提高了分辦率（0.5~4cm^-1），可以通過調(diào)整獲得所需的信噪比，因此紅外光譜技術(shù)取得了巨大發(fā)展。如今在費(fèi)用方面，傅立葉紅外變換光譜相對(duì)比較便宜，是大學(xué)及工業(yè)異質(zhì)催化實(shí)驗(yàn)室中常規(guī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備之一。湖南天怡新材料有限公司是專業(yè)生產(chǎn)NaY分子篩、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、USY分子篩、REY分子篩等為主要產(chǎn)品的分子篩廠家，如有需求，歡迎咨詢。