锐钛矿与金红石表面CO吸附的红外光谱研究.pdfVIP

第十一届全国青年催化会议论文集 文章■号l PC．001 锐钛矿和金红石表面CO吸附的红外光谱研究·2 苏伟光，张静，应品良，冯兆池，李灿¨3 16023) (中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室，辽宁大连1 氧化钛作为一种催化材料在许多催化反应中得到了应用，其中包括CO加氢【I】和氧化12J，烃类 的选择氧化【3J等等。另外氧化钛作为一种半导体材料，由于其具有较高的光化学稳定性以及无毒， 来源丰富等优点，被认为是最有应有前景的光催化剂之一。锐钛矿和金红石是两种最常用的氧化 钛晶相结构，其中锐钛矿是一种亚稳相，在一定的温度下会转变成金红石。研究表明，氧化钛的 性质在很大程度上受其晶相结构的影响【4】。例如，锐钛矿相适合作为催化剂或者催化剂载体，而 金红石相则广泛用于光电材料。 很多研究者利用探针分子吸附的红外光谱对氧化钛的表面进行了研究。其中CO作为一个弱 的路易斯碱性分子，被优先用来探测氧化钛表面的路易斯酸性位。通过比较吸附CO的伸缩振动 cmd)的差值，我们就可以初步推测氧化钛表面酸性的强弱pJ。然而 频率和气相CO振动频率(2143 上述T作中所提到的“锐钛矿”和“金红石”经常指的是氧化钛的体相结构，其表面相并不是十 分清楚。我们用紫外拉曼光谱鉴定了一系列氧化钛的表面相16l，然后用CO作为探针分子进行红 外光谱实验，发现CO在不同的氧化钛表面相上的吸附行为明显不同，可以通过CO探针分子来 区分氧化钛表面的不同晶相。 cm_处迅 K)的红外谱图。吸附CO后，在2177和2151 图l为CO在锐钛矿表面低温吸附(80 速出现了两个CO吸附峰。其中2177 cm以峰强迅速减弱， cm‘1可认为是CO与样品表面OH基氢键作用的结果。降低CO的压力，215l cm。1这个峰， 抽空数分钟后，此峰完全消失，说明氢键作用较弱，此物种相当不稳定。对于2177 随着抽空的进行，峰强缓慢减弱且峰位置几乎不发生位移，高真空抽空3min，此峰才完全消失， 说明CO在表面Ti4+离子上的吸附比较稳定。 K)的红外谱图。吸附CO后，2157cm。1处出现了一个 图2为CO在金红石表面低温吸附(80 cm。1迅速 较强的大宽峰，同时在2175cmJ附近有一个极弱的肩峰出现。降低CO的压力，2157 min，2175与2162cm1残余了两个明显的 减弱且发生蓝移，2175cm以处的肩峰更加明显。抽空9 rain，2175 弱峰，继续抽空，2162cm1逐渐消失，抽空40 cm。1处仍有一小峰存在，低频区有点拖 cmd归属为CO在金红石表面OH基上的吸附 尾。参考文献以及以前的实验结果，我们认为2157 (通过氢键作用)，2175与2162cm以均归属为CO在金红石表面暴露的Ti4+位上的线式吸附，只是 Ti4+离子所处的配位环境不一样。 对比图1和图2，我们可以发现，CO在锐钛矿表面和金红石表面的吸附行为有着很大的差异， 同。 ·基金项目l国家自然科学基金资助项目(No 1084379070 ¨通讯联系人：+8641 canli@dicp．∽．∞ PR--2