原位FTIR 光谱作为气体/固体相互作用研究工具:UiO-66 金属-有机框架中的水增强 CO₂吸附

吸附异质催化感应固体表面发生的太多重要过程。要成功设计新的、有效的材料，必须详细了解气体/固体相互作用。原位红外光谱是用于此目的的最有用的技术之一。

在这段视频中，我们展示我们在气体/固体相互作用研究中用于多晶固体表面红外表征的协议。享受视频。在压模的抛光表面上使用约20毫克的样品粉末均匀扩散。

如果粉末粘在金属表面，请使用粘附在模具上的云母或透明包装胶带。将另一个模具放在顶部，抛光的一面朝向粉末。通过几次温和的旋转运动确保试样均匀分布。

然后，将两个气缸放入液压压力机中，施加 0.2 吨压力。大约两分钟后，慢慢降低压力，然后从压机上拆下油缸。如果未形成颗粒，请重复该过程，施加更高的压力。

使用手术刀或刀片切割一块尺寸约 10 到 10 毫米的颗粒。测量几何表面和颗粒的重量。将颗粒放入样品架中。

将样品架放入红外单元，然后将样品移动到烤箱区域的中间。将电池连接到真空/吸附装置，在它们之间放置一个已知体积的储液罐，在这种情况下，大约 0.5 毫升。疏散系统。

将激活温度调整为 573 开尔文，建议加热速率为每分钟 2 到 5 开尔文。然后用此温度将样品疏散一小时。使用磁铁将颗粒移到烤箱外，等待 10 分钟，以达到室内或环境温度。

在此期间，注册背景频谱。然后，将颗粒移动到红外光束路径，并记录样品光谱。样品的红外光谱提供了相当差的关于其表面的信息。

这就是为什么吸附所谓的探针分子用于获取详细信息的原因。探针分子是专门吸收的物质。根据它们的红外光谱，或者根据土壤光谱中的变化，可以得出吸附中心的类型和性质的结论。

确保样品位于红外光束路径上。引入小剂量，即0.5微摩尔的吸附到细胞，在这种情况下，去除乙酰三叶酸。记录红外频谱。

然后，引入第二剂量的吸附剂并重复该过程。这样做，直到频谱不再发生变化。疏散样品记录光谱，直到不再发生变化。

然后，将样品移动到预设温度为 323 开尔文的烤箱。在此温度下疏散 15 分钟后，将颗粒放在烤箱外，等待 10 分钟，以达到环境温度。在此期间，注册一个新的背景频谱。

将颗粒移动到红外光束路径并记录样品光谱。重复以 50 开尔文的步数提高烤箱温度的过程，直到获得与初始样品光谱同时对的光谱。为了防止在低温实验中电池窗的深度冷却，首先打开水循环系统。

然后确保样品位于红外光束路径上。用液氮填充细胞储液罐，并保留其充分，整个实验。冷却样品后，记录光谱。

然后引入吸附，在这个特殊的情况下一氧化碳，连续的小剂量，0.5微摩尔每个。每次剂量后记录频谱。以两毫巴的零平衡压力完成这组实验。

然后开始降低平衡压力，首先通过稀释，然后通过低温疏散，再次记录频谱。标记每个频谱中的压力。当不再发生变化时，停止向储液罐加注液氮，并在上升温度下在动态真空下记录光谱。

涉及吸附的过程可以解决的问题。在这里，我们介绍UiO-66的特性的结果，以及适当使用和增强其对二氧化碳的吸附能力。在环境温度下疏散后注册的UiO-66红外光谱包含带状体，由于链接器、残余二甲基聚酰胺、三氯苯甲酸和酯、隔离和H-粘结结构OH组。

573开尔文的疏散导致残差和结构羟基几乎完全消失。也就是说，样品实际上是清洁和脱氧。在刚刚疏散的样品上，通过C-N拉伸带，通过2276和2270倒数厘米的C-N拉伸带，对醋酸酯的吸附，一种用于评估酸度的调查分子，揭示了勃朗斯特酸位点、羟基基段的存在。

同时，OH带的红色移动为170和250倒数厘米，表示勃朗斯德酸度较弱。在573开尔文活性样品时，指示布朗斯特德酸度的带子几乎不存在，这与观察到的样品脱氢一致。然而，一个带在2299倒数厘米，由于在Zirconium4+刘易斯酸位点，是很好看的。

在环境温度下疏散的样品上的低温 CO 吸附显示 OH 组通过带以 2153 相对厘米进行极化。同时，原来的OH带被红移77相对厘米，确认羟基的弱酸度。在573开尔文的样品中，由于羟基组极化而导致的CO极化非常弱的带在2154倒数厘米时被检测到，再次确认了样品中低羟基浓度。

重要的是，没有检测到与 Zirconium 4+ 位点协调的 CO。这一观察表明，刘易斯酸点只能由相对强大的碱基进行监测，如乙酮，可能通过 Zirconium 4+ 环境中的结构重新排列。二氧化碳与573开尔文的样品接触。

吸附二氧化碳由2336公分的抗对称拉伸模式进行监测。然后，水被引入系统，导致在2340倒数厘米的高频肩逐渐发展，这最终主宰了该地区的频谱。在协和中，由于分离和H-粘结结构羟基而开发的带子。

结果表明，水蒸气对样品进行羟基化，形成作为CO2吸附点的结构羟基群。这一观察很重要，因为有证据表明CO2吸附在潮湿的大气中可以增强，并揭示了这种现象的机理。