應用誘射紅外光譜法，以特定的探針分子吸附來研究多相催化反應催化劑表面狀態，吸附物種和反應機理，已成為催化研究常用的重要方法之一。這種方法對于過渡金屬催化劑在室溫以上即可進行成功的研究，已有很多報導。但是，用于研究不同價態的金屬離子（氧化物、硫化物等等）就會遇到困難，這主要是因一些探針分子（如CO ) 在這些化合物上吸附很弱，以至于在稍高溫度 時不能進行吸附 ，故而研究必須在低溫下進行。

為了應用紅外光譜這一有效而相當普及的手段來研究某些化合物的表面狀態，人們發展了低溫紅外光譜技術。例 如，Knozinger 等人( 1) 成功地以co 為探針分子研究鉬基催化劑的表面結構，得到了鉬的價態和低溫吸附 co的伸縮振動頻率的關系圖。關于低溫紅外光譜的研究近年來陸 續有些報告。國內尚未見這方面的工作報告。據筆者所知，為使紅外池獲得足 夠的低溫，常需在一次實驗中耗費數十升液氮。我們設計了一個簡易的原位低品紅外池，此池既可作低溫下的原位紅外光譜測量,

也可在真空或一定氣氛下，在室溫至 450℃范圍內進行定溫吸附或反應，并在室溫下測譜。每次僅需約兩升液氮，即可進行低至-150℃溫度和約1小時的實驗測譜。

二、池體結構

圖1 為簡易低血紅外池池體結構示意 圖。此池用普通硬制玻璃吹制，采用 CaF2 紅外窗片（φ30? X 3mm ) , 窗片和池體玻璃磨面用 703 膠密封。紅外樣品測員池吹制成玻璃夾層， 外層上下方有液氮進出口，并有小套管深入測量池內以放置熱電偶測量溫度。丁字形紅外池收置樣品架的橫管有兩處吹成長方形窄管（圖7、8 兩處），作為樣品架垂直位置固定之用，不用附加定位裝置。橫管中段（兩支管之間）繞以爐絲加熱，作為處理樣品或高溫吸附反應之用。爐內溫度由外插熱電偶測量，爐內外溫差事先加以校正。兩支管活塞以磨口接到真空－流動體系 ，以便對祥品進行各種條件的處理或實驗測量。

樣品架由磨口4 ( 圖 I ) 處放入紅外池橫管內。 樣品架結構如圖 2 所示。架體吹成扁長形，在樣品池內，籍 7、8 兩處使之垂直而直立于池內。在池外利用磁鐵吸引鑲嵌在玻璃樣品架一端的鐵片， 使樣品在測量池和加熱爐之間隨意移動。 樣品槽為一細小的玻璃框槽，裝入框槽的自支撐的樣品片的面積可達1.8 X1.6cm^2 。

三、低溫的獲得和測量

從紅外池到液氮瓶之間用包有隔熱層的真空橡皮管連接。在放置于液氮保溫瓶里的玻璃導管下端、放一段繞有電加熱絲的玻璃管，以外加電壓來控制液氮噴出和池體度。玻璃導管的構造如圖3所示。池內溫度由外面小套管插入的熱電偶測量。池內外溫差需事先加以校正。當池外溫度測量到 -195℃ 時（這時池夾層下方出口應有液氮噴出），池內中心處溫度為-150℃，低溫的測呈量可仍用普通的鎳鉻－鎳鋁鎧裝熱電偶測量，文獻[6] 給出了-80°C 以上該熱電偶的電勢值，更低的溫度需做出標準曲線。實用上，以 M3800數字顯示式萬用電表的 200mV 檔（可讀至0.1毫伏數值），以液氮溫度的電勢為一點和—80℃以上的文獻值作出曲線，可滿足測量的要求。

為獲得穩定低溫，重要的是確保保溫瓶口密封不漏氣，否則冷卻效率不高，且液氮消耗量大，瓶中液氮不足以在 – 150℃下維持足夠長的時間。

為防止水蒸氣在 CaF2 晶片上凝結，在晶片附近區域通熱風適當加熱，以使水氣蒸發掉。

四，?實測測譜圖舉例

本低溫紅外池經一段時間使用證明，其性能穩定，操作也較易掌握。應用有差譜功能的島 IR- 435紅外光譜儀測得的低溫下co 在r- Al2O3上吸附的紅外譜OO如圖 4 所示。由圖可見，-150度 時，在 2150cm^-1 處有一吸收帶， 這應是 co 在r- Al2O3上的物理吸附, 該吸收帶在-150°C 時抽空完全消失。在 CO氣氛中 ( 40tor r )? 溫度升至-80℃,? 此時吸收帶也不復存在。

圖 5 是 NO 在經 450℃ O2 流動氣氛處理后抽空的 Cu0 /r – Al2O3 樣品上吸附的紅外差譜。-150°C 時，NO在樣品上有 三 個 吸 收帶，1880和1862cm-1兩吸收帶部分重疊在一起，它們應是NO在 Cu2+ 上的振動吸收帶, 在1800cm-1有一較弱的吸收 帶對應 于 NO 在Cu^+上的吸附。這三個吸收帶在-150℃下抽空仍很穩定，它們是化學吸附于銅離子上的。但在 NO氣氛下升溫至-120℃，1800cm-1的吸收帶消失。 升溫至室溫時 ，1880 和1860cm-1兩吸收帶變弱，仍能穩定存在。