应用诱射红外光谱法，以特定的探针分子吸附来研究多相催化反应催化剂表面状态，吸附物种和反应机理，已成为催化研究常用的重要方法之一。这种方法对于过渡金属催化剂在室温以上即可进行成功的研究，已有很多报导。但是，用于研究不同价态的金属离子（氧化物、硫化物等等）就会遇到困难，这主要是因一些探针分子（如CO ) 在这些化合物上吸附很弱，以至于在稍高温度 时不能进行吸附 ，故而研究必须在低温下进行。

为了应用红外光谱这一有效而相当普及的手段来研究某些化合物的表面状态，人们发展了低温红外光谱技术。例 如，Knozinger 等人( 1) 成功地以co 为探针分子研究钼基催化剂的表面结构，得到了钼的价态和低温吸附 co的伸缩振动频率的关系图。关于低温红外光谱的研究近年来陆 续有些报告。国内尚未见这方面的工作报告。据笔者所知，为使红外池获得足 够的低温，常需在一次实验中耗费数十升液氮。我们设计了一个简易的原位低品红外池，此池既可作低温下的原位红外光谱测量,

也可在真空或一定气氛下，在室温至 450℃范围内进行定温吸附或反应，并在室温下测谱。每次仅需约两升液氮，即可进行低至-150℃温度和约1小时的实验测谱。

二、池体结构

图1 为简易低血红外池池体结构示意 图。此池用普通硬制玻璃吹制，采用 CaF2 红外窗片（φ30  X 3mm ) , 窗片和池体玻璃磨面用 703 胶密封。红外样品测员池吹制成玻璃夹层， 外层上下方有液氮进出口，并有小套管深入测量池内以放置热电偶测量温度。丁字形红外池收置样品架的横管有两处吹成长方形窄管（图7、8 两处），作为样品架垂直位置固定之用，不用附加定位装置。横管中段（两支管之间）绕以炉丝加热，作为处理样品或高温吸附反应之用。炉内温度由外插热电偶测量，炉内外温差事先加以校正。两支管活塞以磨口接到真空－流动体系 ，以便对祥品进行各种条件的处理或实验测量。

样品架由磨口4 ( 图 I ) 处放入红外池横管内。 样品架结构如图 2 所示。架体吹成扁长形，在样品池内，籍 7、8 两处使之垂直而直立于池内。在池外利用磁铁吸引镶嵌在玻璃样品架一端的铁片， 使样品在测量池和加热炉之间随意移动。 样品槽为一细小的玻璃框槽，装入框槽的自支撑的样品片的面积可达1.8 X1.6cm^2 。

三、低温的获得和测量

从红外池到液氮瓶之间用包有隔热层的真空橡皮管连接。在放置于液氮保温瓶里的玻璃导管下端、放一段绕有电加热丝的玻璃管，以外加电压来控制液氮喷出和池体度。玻璃导管的构造如图3所示。池内温度由外面小套管插入的热电偶测量。池内外温差需事先加以校正。当池外温度测量到 -195℃ 时（这时池夹层下方出口应有液氮喷出），池内中心处温度为-150℃，低温的测呈量可仍用普通的镍铬－镍铝铠装热电偶测量，文献[6] 给出了-80°C 以上该热电偶的电势值，更低的温度需做出标准曲线。实用上，以 M3800数字显示式万用电表的 200mV 档（可读至0.1毫伏数值），以液氮温度的电势为一点和—80℃以上的文献值作出曲线，可满足测量的要求。

为获得稳定低温，重要的是确保保温瓶口密封不漏气，否则冷却效率不高，且液氮消耗量大，瓶中液氮不足以在 – 150℃下维持足够长的时间。

为防止水蒸气在 CaF2 晶片上凝结，在晶片附近区域通热风适当加热，以使水气蒸发掉。

四， 实测测谱图举例

本低温红外池经一段时间使用证明，其性能稳定，操作也较易掌握。应用有差谱功能的岛 IR- 435红外光谱仪测得的低温下co 在r- Al2O3上吸附的红外谱OO如图 4 所示。由图可见，-150度 时，在 2150cm^-1 处有一吸收带， 这应是 co 在r- Al2O3上的物理吸附, 该吸收带在-150°C 时抽空完全消失。在 CO气氛中 ( 40tor r )  温度升至-80℃,  此时吸收带也不复存在。

图 5 是 NO 在经 450℃ O2 流动气氛处理后抽空的 Cu0 /r – Al2O3 样品上吸附的红外差谱。-150°C 时，NO在样品上有 三 个 吸 收带，1880和1862cm-1两吸收带部分重叠在一起，它们应是NO在 Cu2+ 上的振动吸收带, 在1800cm-1有一较弱的吸收 带对应 于 NO 在Cu^+上的吸附。这三个吸收带在-150℃下抽空仍很稳定，它们是化学吸附于铜离子上的。但在 NO气氛下升温至-120℃，1800cm-1的吸收带消失。 升温至室温时 ，1880 和1860cm-1两吸收带变弱，仍能稳定存在。