TS Science

In-situ  FTIR System

 

 

 

 

FTIR In-situ 분석은 적외선 분광법(Fourier Tranform Infrared Spectroscopy)과 in-situ 방법을 결합한 방법입니다.

 

여기서 적외선 분광법은 물질이 적외선을 흡수하는 특정 주파수를 분석하여 분자의 화학 구조와 성분을 파악하는 분석 기술이며, In-situ방법은 주로 반응 과정의 모니터링, 촉매 반응 연구, 고체-액체 상변화 관찰 등에 사용됩니다. 

 

 

결론적으로, FTIR In-situ 방법은 특정 화학 반응을 모니터링하여 분자의 구조와 성분 변화를 실시간으로 분석하는 기법으로 촉매매 반응, 전기화학, 박막 증착 등 여러 분야에서 고온, 고압 등 다양한 환경으로 연구를 진행하기에 매우 유용한 시스템입니다.

 

 

위 연구에서 사용되는 JASCO FTIR은 분석법에 따라 여러가지의 액세서리를 장착할 수 있으며, 최고 1000°C의 고온에서 실시간 비파괴 분석을 진행 할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

1. Catalysis In-situ FTIR (DRIFT IR)분석

 

 

 

 

Catalysis In-situ FTIR 분석은 촉매 반응을 실시간으로 분석하여 반응 메커니즘, 반응 중간체, 반응물과 생성물의 변화를 모니터링하는 데 사용되는 중요한 기술로, 적외선을 이용해 촉매 표면에서 일어나는 화학 반응을 직접 관찰할 수 있습니다.

 

 

예를 들어, NOx 선택적 촉매 환원(SCR) 반응에서는 TiO₂ 촉매를 통해 NOx가 암모니아(NH₃)와 반응해 질소(N₂)와 물(H₂O)로 전환되는 과정을 실시간으로 추적할 수 있으며, In-situ FTIR 분석을 통해 반응 중간체인 N₂O가 생성되는 메커니즘을 규명할 수 있습니다. 또 다른 예로, Water-Gas 전환(WGS) 반응에서는 CO와 H₂O가 촉매 표면에서 이산화탄소(CO₂)와 수소(H₂)를 생성하는 과정을 분석할 수 있으며, Pt 촉매 위에서 일어나는 반응을 In-situ FTIR로 모니터링하여 반응 메커니즘과 촉매 활성 사이트를 실시간으로 분석할 수 있습니다.

 

 

이 기술은 실시간 모니터링을 통해 반응 메커니즘을 파악하고, 시료를 변형시키지 않는 비파괴적 분석이 가능하며, 촉매 성능과 반응 조건을 최적화하여 효율적인 촉매 설계를 돕는 등 촉매 연구에서 중요한 역할을 합니다.

 

 

 

2. 장착 가능한 in-situ Accessories

 

 

 

 

1. Pike - DiffusIR (DRIFT)

 

 

 

 

 

 

Pike Technologies의 Heating DiffusIR은 확산 반사 FTIR 기술을 활용해 고온 반응을 실시간으로 모니터링할 수 있는 장치로, 촉매 반응, 물질의 열적 특성, 고온 조건에서의 다양한 화학 반응을 연구하는 데 사용됩니다.

 

 

이 시스템은 최대 1000°C의 고온으로 사용할 수 있는 HTV모델과 -150°C에서 500°C까지의 저온을 다룰 수 있는 LTV모델로 나뉘며, 옵션을 통해 1500 psi의 고압과 1 x 10⁻⁶ Torr의 진공 조건에서도 작동합니다. 또한, 반응성 가스나 비활성 가스를 시료에 흐르게 할 수 있어 촉매 및 가스 반응 연구에 적합하며, TempPro 소프트웨어[Pike 사의 프로그램]와 연동되어 온도와 시간에 따른 스펙트럼 데이터를 자동으로 수집합니다.

 

 

시료는 세라믹 샘플 컵에 준비하여 KBr과 혼합 후 챔버에 삽입하며, 데이터는 JASCO Program과 호환되는 Pike사의 프로그램을 이용하여 분석합니다. Heating DiffusIR은 고온 및 고압에서 촉매 연구, 재료의 열적 안정성 분석, 가스-고체 반응 모니터링, 화학 반응 메커니즘 연구 등 다양한 응용 분야에서 활용되며, 정밀한 온도 및 압력 제어와 실시간 데이터 수집을 통해 연구의 효율성을 높일 수 있습니다.

 

 

 

2. HARRICK - Praying Mantis™ Diffuse Reflection Catalysis Package (DRIFT)

 

 

 

 

 

Praying Mantis™ Diffuse Reflection Accessory는 Pike Technologies의 Heating DiffusIR과 더불어 확산 반사 FTIR 기술을 활용해 고온 반응을 실시간으로 모니터링할 수 있는 장치로, 촉매 반응, 물질의 열적 특성, 고온 조건에서의 다양한 화학 반응을 연구하는 데 사용됩니다.

 

이 시스템은 최대 910°C의 고온으로 사용할 수 있는 High Temperature 모델과 -150°C에서 600°C까지의 저온을 다룰 수 있는 Low Temperature 모델로 나뉘며, 옵션을 통해 133 kPa의 고압과 1 x 10⁻⁶ Torr의 진공 조건에서도 작동합니다. 또한, 반응성 가스나 비활성 가스를 시료에 흐르게 할 수 있어 촉매 및 가스 반응 연구에 적합하며, Praying Mantis^TM 소프트웨어[Harrick 사의 프로그램]와 연동되어 온도와 시간에 따른 스펙트럼 데이터를 자동으로 수집합니다.

 

 

이 액세서리는 다양한 샘플에 적용 가능하며, 독특한 광학 설계를 통해 노이즈를 최소화하고 높은 정확도를 제공합니다. 또한 UV, 가시광선, 근적외선(NIR) 스펙트럼 영역에서 사용할 수 있어 촉매 연구, 재료 과학 등의 분야에서 널리 활용되며, 교체 가능한 샘플 홀더를 통해 샘플의 크기와 모양에 맞는 다양한 설정이 가능합니다.