原位红外检测方法是什么 原理及应用范围详解

原位红外检测技术是现代材料研究与工业过程监控的重要手段。它能在样品真实反应环境下，实时获取分子结构变化信息，为揭示反应机理提供关键数据。聚检通第三方检测机构在日常技术服务中，也常运用该技术解决客户实际分析难题。这项技术的核心原理是什么？其主要应用范围又涵盖哪些领域？下面聚检通小编将为大家介绍一下，帮助您做出明智的选择。

一、原位红外检测的基本原理

原位红外检测的核心在于，在模拟真实反应环境（如特定温度、压力、气氛或光照）的同时，利用红外光谱技术对样品进行实时、动态的观测。其科学基础是红外光谱的分子振动吸收理论。当特定频率的红外光照射样品时，分子中化学键或官能团会发生振动能级跃迁并吸收对应红外光，形成独特的吸收光谱“指纹”。通过跟踪这些特征吸收峰的强度、位置和形状的连续变化，即可反推出反应过程中分子结构的演变、中间产物的生成与消耗、以及表面吸附物种的行为。这实现了从静态表征到动态过程研究的跨越。

二、主要检测方法详解

该方法体系根据反应环境与样品状态的不同，主要分为以下几种类型：

1. 原位透射红外光谱法

这是最经典的方法。样品通常被制备成薄片或与透光介质混合，置于可控制环境的原位池中。红外光束直接穿透样品进行检测。

操作方法：将样品池集成到光谱仪光路中，在程序控制下改变反应条件并同步采集光谱。

目的与作用：主要用于观测本体相反应，适用于可透红外光的催化剂、高分子膜等材料。它能清晰反映体相内部分子结构的整体变化，是研究聚合反应、催化反应机理的常用手段。

2. 原位漫反射红外傅里叶变换光谱法

该方法专门用于检测强散射、不透明的粉末状或粗糙固体样品。

操作方法：将样品粉末装入带视窗的原位漫反射池。红外光以一定角度入射，在样品颗粒间发生多次反射、散射和吸收后，被收集器接收。

目的与作用：其优势在于几乎无需样品制备，尤其适用于工业催化剂、矿石、高分子粉末等在真实工作状态下的表面吸附和反应研究。它能有效获取样品表面的化学信息。

3. 原位衰减全反射红外光谱法

ATR技术通过晶体与样品紧密接触，测量红外光在晶体内部发生全反射时形成的“隐逝波”被样品吸收后的信号。

操作方法：将样品（液体、胶体或固体）直接压覆在ATR晶体上，并将整个组件置于可控温控压的原位附件中。

目的与作用：它对样品厚度无严格要求，尤其擅长研究液体体系、高分子膜的表面/界面过程以及含水样品。具备快速、原位、高灵敏度的特点，在电化学、生物膜及溶液反应监控中应用广泛。

4. 原位红外联用技术

该技术是将原位红外池与其它分析手段（如质谱、气相色谱）通过微流通路耦合。

操作方法：反应气体在流经原位红外池进行光谱分析后，被实时导入联用仪器进行定量分析。

目的与作用：实现了对反应过程产物成分的“谱-质”同步分析。它能将分子结构变化与产物生成速率精确关联，为建立完整的反应动力学模型提供不可或缺的数据支撑，显著提升机理研究的深度与可靠性。

三、核心应用范围分析

原位红外检测的应用已深入多个前沿与工业领域，其价值体现在对动态过程的深刻解析。

1. 多相催化研究领域

这是其最具代表性的应用。研究人员通过模拟催化反应的真实温度与气氛，原位观测催化剂表面活性位点、反应物吸附态、关键中间体的形成与转化。这为理性设计高性能催化剂、优化催化工艺参数提供了直接的实验依据，从根本上推动了催化科学的发展。

2. 高分子材料科学与工程

在高分子合成、固化、老化及降解过程中，该技术可实时跟踪官能团反应、交联密度变化、链结构演变等。例如，精确监测环氧树脂的固化程度，或研究塑料在紫外老化下羰基指数的增长，为材料配方研发、工艺优化及寿命评估提供关键数据。

3. 电化学能源系统研究

结合特殊设计的电化学原位池，该技术能在施加电位的同时，检测电极/电解质界面发生的氧化还原反应、中间产物以及固体电解质界面膜的形成与演化。这对于理解锂离子电池、燃料电池及电解水等过程中的复杂界面化学至关重要。

4. 环境科学与表面过程

用于研究污染物（如VOCs）在催化剂或吸附剂表面的降解路径，或矿物材料与气体的相互作用。其在分子层面揭示环境治理过程的机理，助力开发更高效的污染控制技术。

以上就是关于原位红外检测方法原理及应用范围的全部内容。 该技术的强大之处在于其动态、实时的分析能力，能够将宏观现象与微观分子结构变化直接关联。选择如聚检通这样专业的第三方检测机构，能够依托其先进的原位红外平台与丰富的解谱经验，为客户在研发与质控中遇到的复杂过程分析问题，提供精准、高效的技术解决方案。