[实用新型]一种高温高压原位红外光谱测试装置

说明书

本实用新型公开一种高温高压原位红外光谱测试装置，包括反应腔体，反应腔体的内部设置有与外界隔绝的密闭腔，密闭腔中设置有用于放置样品的样品腔体，样品腔体的外部设置加热装置，样品腔体的前侧、后侧、左侧、右侧均设开口，反应腔体的前后两侧设置有对着样品腔体前侧开口、后侧开口的红外窗口，反应腔体的左右两侧设置有对着样品腔体左侧开口、右侧开口的通光窗口，红外窗口及通光窗口与反应腔体之间均密封；反应腔体上还设置有能够开启或者关闭的进气口、出气口，进气口、出气口分别通向样品腔体内部的两侧。本实用新型的优点在于：能够很方便的实现对高温甚至是高压条件下，催化剂表面的吸附、脱附现象以及中间官能团的原位在线测量。

技术领域

本实用新型涉及材料结构-机理原位表征领域，具体涉及一种高温高压原位红外光谱测试装置。

背景技术

由于过量二氧化碳排放造成的全球变暖和气候变化的负面影响，过去二十年来科学家们已经研究了各种技术来对环境中的二氧化碳进行消除，因此，相应的碳中性技术的需求也在不断增加。目前，主要围绕着以直接或间接减少和/利用大气中的二氧化碳来研究各类技术方法。在这些方法中，高温化学反应作为下一代燃料处理和能量转换/存储过程的重要处理途径已经在国际上引起了越来越多的关注。如反向水煤气变换(RWGS)反应就因为它具有热力学上的有利性和直接的气相反应而成为了其中最为典型的高温化学反应之一。在诸如反向水煤气变换这类的高温化学反应中，最重要的研究对象就是其中的催化剂材料，催化剂的选择，如其选择性、高效性将直接影响到这一类反应的反应效率。目前，常见的催化剂包括有负载的贵金属(如Pt基类的催化剂)，负载的过渡金属(如Ni/CeO2等类型的催化剂)以及近年来研究比较多的钙钛矿氧化物类催化剂，这些催化剂目前虽然都已经成功的或者即将成功的应用于上述各类高温化学反应中，但随着人们对于高温化学反应的需求的不断增加，选择并开发出更加高效的催化剂一直就是研究者们追求的目标。在这个过程中，最为困扰研究人员的就是缺乏对自发，动态和高温反应中金属催化剂的作用及其机理的基本了解。因此，如何实现对高温甚至是高压条件下，催化剂表面的吸附、脱附现象以及中间官能团的原位在线测量就变得尤为重要，同时也只有通过建立起各种强大的原位表征技术才能够真正实现并促进先进的高温反应的快速发展和广阔应用。

在高温化学反应中，催化剂表面吸附/脱附现象过程中的研究以及中间官能团的探测始终是困扰研究者的最大问题。目前，研究者常用的方式就是采取非原位的表征手段，通过在高温或者高压反应条件后，将反应条件撤下然后在对催化剂进行相关结构表征，如XRD，Raman，FTIR等，但如此做法其实已经失去了催化剂原有的结构特征。最为明显的就是催化剂在经过高温降温的过程中，不仅表面官能团结构有可能发生剧烈变化，其本身的物相结构也有可能会受到温度的影响而发生不确定的相变情况。这不仅不能使研究者获取真实的反应路径或机理解释，甚至还有可能会误导研究者对于相关催化剂的作用机理研究。因此，建立一套完整的高温高压条件下的原位测试装置对于研究高温化学反应过程中的机理研究和反应动力学研究显得尤为重要。同时，相比于类似XRD/TEM等X射线或电子学相关的结构表征手段，红外表征对于催化剂表面的小分子相互作用以及中间相关官能团的探测显得更加敏锐，因此，设计开发一款针对高温化学反应条件下的高温高压原位红外测试装置是十分有必要的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何实现对高温甚至是高压条件下，催化剂表面的吸附、脱附现象以及中间官能团的原位在线测量。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种高温高压原位红外光谱测试装置，包括反应腔体，所述反应腔体的内部设置有与外界隔绝的密闭腔，密闭腔中设置有用于放置样品的样品腔体，所述样品腔体的外部设置加热装置，样品腔体的前侧、后侧、左侧、右侧均设开口，所述反应腔体的前后两侧设置有对着样品腔体前侧开口、后侧开口的红外窗口，反应腔体的左右两侧设置有对着样品腔体左侧开口、右侧开口的通光窗口，所述红外窗口及通光窗口与反应腔体之间均密封；

所述反应腔体上还设置有能够开启或者关闭的进气口、出气口，进气口、出气口分别通向样品腔体内部的两侧。