1. Suivre les intermédiaires de réaction en temps réel, révéler le chemin de réaction

Les réactions catalytiques impliquent généralement la génération et la transformation d'intermédiaires en plusieurs étapes, et les analyses hors ligne traditionnelles ont du mal à capturer ces espèces transitoires. La spectroscopie d'absorption in situ, telle que la spectroscopie UV - visible (UV - vis), infrarouge (IR) ou Raman, peut détecter in situ les changements dans l'absorption de la lumière ou les signaux vibratoires du système réactionnel, identifiant directement la présence d'intermédiaires. Par exemple, dans une réaction de réduction du co₂ photocatalytique, la spectroscopie UV - vis in situ peut être suivie jusqu'aux pics d'absorption caractéristiques des intermédiaires clés tels que cooh₂, Co, etc. en combinaison avec les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT), le chemin de conversion progressif de la réaction du co₂ Au Co peut être clarifié, évitant la décomposition des intermédiaires ou les erreurs de calcul résultant de l'échantillonnage hors ligne.

2. Localisez le site actif, optimisez la conception du catalyseur

Les techniques de spectroscopie in situ peuvent combiner des capacités de résolution spatiale (par exemple, la spectroscopie microscopique) pour localiser les sites actifs dans différentes régions de la surface du catalyseur. Par exemple, dans les catalyseurs à nanoparticules métalliques, la spectroscopie Raman améliorée de surface in situ (SERS) peut montrer des différences dans la force d'adsorption et la sélectivité des produits sur des surfaces cristallines spécifiques, telles que au {111}, pour guider la régulation de la topographie du catalyseur, telle que la synthèse de nanoparticules sur des surfaces cristallines spécifiques exposées, pour stimuler l'activité. De plus, la spectroscopie d'absorption des rayons X in situ (xAs) permet d'analyser les changements de Valence des métaux, révélant l'évolution dynamique des sites actifs dans le cycle Redox.

3. Quantifier la dynamique de réaction, guider l'optimisation du processus

En surveillant en continu l'évolution du signal spectral au fil du temps, le spectre d'absorption in situ permet d'acquérir des paramètres cinétiques tels que la constante de vitesse de réaction, la fréquence de conversion, etc. Par exemple, dans une réaction catalysée par une enzyme, la spectroscopie UV - vis in situ permet de suivre la courbe de consommation du substrat par rapport à la courbe de production du produit, en combinaison avec l'ajustement de l'équation de Michael, pour clarifier la constante de liaison Enzyme - substrat (km) par rapport à la vitesse de réaction maximale (Vmax), fournissant une base pour l'optimisation des conditions de réaction (p. ex., pH, température).

4. Utilisation Multi - technologie pour dépasser les limites d'une seule méthode

La spectroscopie d'absorption in situ est souvent associée à des techniques de spectrométrie de masse, de chromatographie ou d'électrochimie pour réaliser une analyse d'association multidimensionnelle "spectroscopie - Composition - performance". Par exemple, dans la réduction électrocatalytique du co₂, la spectroscopie infrarouge in situ associée à la chromatographie en phase gazeuse en ligne permet de surveiller de manière synchrone la génération d'intermédiaires réactionnels tels que * cooh⁻ avec des produits gazeux tels que Co, h₂, pour construire un modèle de réseau réactionnel complet.

épilogue: la spectroscopie d'absorption in situ, avec sa réalité, sa non - destructivité et sa haute sensibilité, est devenue « l'œil» de la recherche sur les mécanismes catalytiques, stimulant le développement de la conception rationnelle des catalyseurs et de la régulation précise des processus réactionnels, fournissant un soutien essentiel à la percée de la chimie verte et de la technologie de conversion de l'énergie.