具体测试对象:
无机半导体粉末光催化剂(TiO₂、ZnO等)
掺杂及固溶体光催化剂、异质结光催化剂
负载型金属/半导体光催化剂、金属-有机框架光催化剂等
原理:以脉冲泵浦光激发光催化剂产生非平衡载流子并驱动表面反应,以皮秒或飞秒红外探测脉冲在不同时间延迟下采集样品的红外吸收光谱。通过分析特征振动峰随时间的产生、衰减或位移,在分子水平追踪反应中间体的结构演变与寿命。
作用:直接观测光催化反应中短寿命中间体的振动指纹,确定其化学结构;追踪电荷转移、键断裂与形成过程的时序,区分逐步反应与协同反应路径;测定中间体寿命及反应速率常数;为光催化水分解、CO₂还原及有机物降解的微观机理提供直接分子证据。
样品可为薄膜、粉末或胶体分散体系。薄膜须沉积于红外透明衬底如CaF₂、BaF₂或ZnSe上,膜厚须控制在红外透过率可接受范围。粉末样品可压制成自支撑薄片或分散于红外透明溶剂中。样品须在泵浦光照射下光化学稳定,不可逆分解产物不累积。测试体系须可控制气氛或液相环境,原位反应池须配备红外窗口。干燥样品须避免水汽干扰红外吸收。
3.1中间体信号弱与光谱拥挤。
多组分体系中中间体浓度低、红外吸收截面小,且各物种吸收峰相互重叠,归属困难,须结合同位素标记或理论计算辅助指认。
3.2泵浦光热效应干扰。
脉冲泵浦光累积加热使样品局部温度升高,红外谱峰展宽或位移,与光化学反应引起的谱变化混淆,须控制泵浦重复频率或采用流动样品。

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