一种原位反应器及原子层沉积和红外光谱仪联用系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种原位反应器及原子层沉积和红外光谱仪联用系统，涉及原位生成催化剂以及原位催化反应表征领域，原位反应器包括箱体、罩盖、进样垫、原位池、加热装置、第一测温部件、控温装置和多个窗片，罩盖上设置有进气口和多个安装口，各窗片均安装于一个安装口上，一个窗片上设置有安装孔，进样垫安装于安装孔上；箱体上设置有进口和出口，进气口和进口均用于与原子层沉积装置连接，原位池和加热装置均设置于箱体中。原子层沉积和红外光谱仪联用系统包括原位反应器、原子层沉积装置、红外光谱仪和控制器，该系统能够实现催化剂原位生长过程和原位催化反应过程的监测，避免影响沉积以及信号的采集，能够更好地理解催化反应机制。机制。机制。

【技术实现步骤摘要】
一种原位反应器及原子层沉积和红外光谱仪联用系统


[0001]本技术涉及原位生成催化剂以及原位催化反应表征领域，特别是涉及一种原位反应器及原子层沉积和红外光谱仪联用系统。

技术介绍

[0002]高性能催化剂的设计开发对推动化学工业的发展具有重要意义。原子层沉积是一种高精度沉积技术，能够在原子或分子级别精确控制膜的厚度，既可精确获得尺度均一的纳米颗粒和团簇，也能实现材料表面的薄膜或者颗粒可控超薄修饰，构筑高效的新型催化剂。然而，传统装置无法实现催化剂原位条件下生长过程和反应过程的监测，催化剂生长机理不清晰，这极大的限制了原子层沉积技术的发展。现有的反应器存在窗片温度低，催化剂前驱体遇到窗片容易凝结，既影响沉积又影响信号的采集等种种障碍，对催化剂的原位生长过程会造成干扰。另外，对于原位反应过程的反应物，反应物和溶剂比例利用原子层沉积装置无法精准控制，进而影响对催化反应机制的理解。

技术实现思路

[0003]为解决以上技术问题，本技术提供一种原位反应器及原子层沉积和红外光谱仪联用系统，能够实现催化剂原位生长过程和原位催化反应过程的监测，避免影响沉积以及信号的采集，能够更好地理解催化反应机制。
[0004]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0005]本技术提供一种原位反应器，包括箱体、罩盖、进样垫、原位池、加热装置、第一测温部件、控温装置和多个窗片，所述箱体的上部设置有定位卡口，所述罩盖能够拆卸地安装于所述定位卡口上，所述罩盖上设置有进气口和多个安装口，各所述窗片均安装于一个所述安装口上，一个所述窗片上设置有安装孔，所述进样垫安装于所述安装孔上；所述箱体用于设置于红外光谱仪中，所述箱体上设置有进口和出口，所述进气口和所述进口均用于与原子层沉积装置连接，所述原位池和所述加热装置均设置于所述箱体中，所述第一测温部件用于设置于所述原位池中，所述加热装置和所述第一测温部件均与所述控温装置连接。
[0006]优选地，所述原位池和所述加热装置均固定于所述箱体中，且所述原位池位于所述加热装置的上方。
[0007]优选地，所述加热装置包括由上至下依次设置的加热板、导热层和隔热层，所述加热板中设置有电热丝，所述隔热层中设置有与所述电热丝连接的导线，所述导线伸至所述箱体的外部并与所述控温装置连接。
[0008]优选地，所述罩盖为半球形盖体，所述进气口设置于所述罩盖的顶部，多个所述窗片沿周向安装于所述罩盖上。
[0009]优选地，所述窗片为CaF2窗片、ZnSe窗片、KBr窗片或石英窗片。
[0010]本技术还提供一种原子层沉积和红外光谱仪联用系统，包括原位反应器、原
子层沉积装置、红外光谱仪和控制器，所述箱体设置于所述红外光谱仪的样品腔室中，所述原子层沉积装置包括气体供给机构、原料供给机构和主进管，所述原料供给机构包括多个原料瓶和多个第一支进管，各所述原料瓶均通过一个所述第一支进管与所述主进管的一端连接，所述主进管的另一端与所述进口连接，所述主进管上设置有进口阀门，各所述第一支进管上均依次设置有一个第一阀门和一个三通阀；所述气体供给机构包括顶部进气管、第一气瓶、主连接管、多个支连接管、多个第二气瓶和多个第二支进管，所述第一气瓶通过所述顶部进气管与所述进气口连接，所述顶部进气管上依次设置有第二阀门和第三阀门，所述主连接管一端与所述顶部进气管连接，所述主连接管和所述顶部进气管的连接处位于所述第二阀门与所述第三阀门之间，各所述支连接管的两端均分别与所述主连接管和一个所述三通阀的第三接口连接；各所述第二气瓶均通过一个所述第二支进管与同一个所述第一支进管连接，所述第二支进管和所述第一支进管的连接处位于所述第一阀门与所述三通阀之间，所述第二支进管上设置有第四阀门；所述三通阀、所述控温装置和所述红外光谱仪均与所述控制器连接。
[0011]优选地，还包括第一过滤器、第一除氧管、第一流量计、第二流量计、多个第三流量计、多个第二过滤器和多个第二除氧管，所述第一过滤器和所述第一除氧管均设置于所述顶部进气管上，且均位于所述第一气瓶与所述主连接管和所述顶部进气管的连接处之间；所述第一流量计设置于所述顶部进气管上，且位于所述进气口与所述主连接管和所述顶部进气管的连接处之间；所述第二流量计设置于所述主连接管上，所述第三流量计设置于所述第二支进管上，所述第一流量计、所述第二流量计和所述第三流量计均与所述控制器连接。
[0012]优选地，还包括质谱仪、主出管、出口阀门、支出管、尾阀、真空计和真空泵，所述主出管的两端分别与所述出口和所述质谱仪连接，所述出口阀门设置于所述主出管上，所述支出管的一端与所述主出管连接，所述支出管和所述主出管的连接处位于所述出口阀门与所述质谱仪之间，所述尾阀、所述真空计和所述真空泵依次设置于所述支出管上，所述质谱仪、所述尾阀、所述真空计和所述真空泵均与所述控制器连接。
[0013]优选地，所述主进管上缠绕有第一加热带，所述第一加热带处设置有第二测温部件，所述第一加热带和所述第二测温部件均与所述控温装置连接。
[0014]优选地，所述原料瓶上缠绕有第二加热带，所述第二加热带处设置有第三测温部件，所述第二加热带和所述第三测温部件均与所述控温装置连接。
[0015]本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0016]本技术的原位反应器及原子层沉积和红外光谱仪联用系统，原位反应器包括箱体、罩盖、进样垫、原位池、加热装置、第一测温部件、控温装置和多个窗片，箱体用于设置于红外光谱仪中，进气口和进口均用于与原子层沉积装置连接，能够用于催化剂原位生长过程监测，进而设计高效催化剂，以及原位反应过程中原位红外测试，并获取催化反应过程活性位点以及反应机理，为进一步开展高效催化剂设计提供基础数据。本技术中在罩盖上设置进气口，通入氮气或惰性气体，防止催化剂前驱体冷凝在窗片上，进而避免影响沉积以及信号的采集。本技术中在一个窗片设置安装孔，将进样垫安装于安装孔上，利用进样针在进样垫处进行进样，将反应物与溶剂精确配制好，直接注射在催化剂上，监测原位反应过程的信号变化，进而能够更好地理解催化反应机制。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本技术提供的原位反应器的主视图；
[0019]图2为本技术提供的原位反应器的左视图；
[0020]图3为本技术提供的原位反应器的俯视图；
[0021]图4为本技术提供的原子层沉积和红外光谱仪联用系统的结构示意图；
[0022]图5为本技术中测试获得的Pt在TiO2/α
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Al2O3表面原位生长过程中动态FTIR谱图；
[0023]图6为本技术中测试获得的Pt本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位反应器，其特征在于，包括箱体、罩盖、进样垫、原位池、加热装置、第一测温部件、控温装置和多个窗片，所述箱体的上部设置有定位卡口，所述罩盖能够拆卸地安装于所述定位卡口上，所述罩盖上设置有进气口和多个安装口，各所述窗片均安装于一个所述安装口上，一个所述窗片上设置有安装孔，所述进样垫安装于所述安装孔上；所述箱体用于设置于红外光谱仪中，所述箱体上设置有进口和出口，所述进气口和所述进口均用于与原子层沉积装置连接，所述原位池和所述加热装置均设置于所述箱体中，所述第一测温部件用于设置于所述原位池中，所述加热装置和所述第一测温部件均与所述控温装置连接。2.根据权利要求1所述的原位反应器，其特征在于，所述原位池和所述加热装置均固定于所述箱体中，且所述原位池位于所述加热装置的上方。3.根据权利要求1所述的原位反应器，其特征在于，所述加热装置包括由上至下依次设置的加热板、导热层和隔热层，所述加热板中设置有电热丝，所述隔热层中设置有与所述电热丝连接的导线，所述导线伸至所述箱体的外部并与所述控温装置连接。4.根据权利要求1所述的原位反应器，其特征在于，所述罩盖为半球形盖体，所述进气口设置于所述罩盖的顶部，多个所述窗片沿周向安装于所述罩盖上。5.根据权利要求1所述的原位反应器，其特征在于，所述窗片为CaF2窗片、ZnSe窗片、KBr窗片或石英窗片。6.一种原子层沉积和红外光谱仪联用系统，其特征在于，包括如权利要求1
‑
5中任一项所述的原位反应器、原子层沉积装置、红外光谱仪和控制器，所述箱体设置于所述红外光谱仪的样品腔室中，所述原子层沉积装置包括气体供给机构、原料供给机构和主进管，所述原料供给机构包括多个原料瓶和多个第一支进管，各所述原料瓶均通过一个所述第一支进管与所述主进管的一端连接，所述主进管的另一端与所述进口连接，所述主进管上设置有进口阀门，各所述第一支进管上均依次设置有一个第一阀门和一个三通阀；所述气体供给机构包括顶部进气管、第一气瓶、主连接管、多个支连接管、多个第二气瓶和多个第二支进管，所述第一气瓶通过所述顶部进气管与所述进气口连接，所述顶部进气管上依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，孟繁春，杨新春，赵世超，覃勇，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：新型
国别省市：