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柴油引擎運(yùn)作時(shí)所產(chǎn)生的氮氧化物(NO, NO₂)是目前空氣污染以及霾害的來(lái)源之一，目前最具前景的柴油車尾氣凈化技術(shù)為選擇性催化還原脫硝工藝(SCR)，該脫硝反應(yīng)是利用還原劑尿素在金屬催化劑作用下，選擇性地與NO_x反應(yīng)生成無(wú)污染的氮?dú)?N₂)和水(H₂O)，其中銅離子交換微孔洞沸石材料(Cu-CHA) 因具有優(yōu)異的催化性能而受到廣泛關(guān)注，其中對(duì)于Cu-CHA催化劑結(jié)構(gòu)的分析是非常重要的課題。同時(shí)，Cu-CHA于常溫條件下具有極高的催化活性，使得定量分析變得極具挑戰(zhàn)性。為此，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校Ive Hermans教授課題組和巴斯夫(BASF)公司聯(lián)合提出了一個(gè)新技術(shù)，利用低溫透射紅外光譜于液氮溫度下定量分析Cu-CHA中銅離子的濃度，利用一氧化氮(NO)吸附于Cu-CHA中銅離子的特性，通過(guò)透射紅外光譜于低溫(-160?C)的環(huán)境下可以有效的避免了NO的反應(yīng)，此技術(shù)針對(duì)Cu-CHA中的Cu⁺和Cu²⁺活性位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)定量分析。

由于一氧化氮(NO)對(duì)Cu²⁺和Cu⁺有很好的吸附性并在紅外光譜上有著不同的吸收波段，可以用來(lái)定量Cu²⁺和Cu⁺的濃度，但常溫下，NO容易在銅上發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)并產(chǎn)生N₂O，這現(xiàn)象大大降低了此方法的應(yīng)用性。其策略，由低溫透射紅外光譜作為研究手段開(kāi)展了Cu-CHA中銅離子的定量分析，在低溫(-160?C)的環(huán)境下可以有效的避免了NO的反應(yīng)，NO吸附于Cu⁺和Cu²⁺活性位點(diǎn)會(huì)于1826 cm^-1和 1887-1970 cm^-1生成特定紅外特征峰，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步合成了數(shù)種不同銅濃度的Cu-CHA (0-1.19 wt%)并利用低溫紅外光譜建立銅離子的檢量線，基于此分析技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)針對(duì)各種工業(yè)用催化劑 (wash-coated honeycomb Cu-CHA) 作為分析其Cu²⁺和Cu⁺活性位點(diǎn)的濃度，此結(jié)果與H2-TPR所得到的數(shù)值極為接近 (誤差值小于10％)，展示了此方法的可靠性。此分析方法快速實(shí)現(xiàn)定量分析Cu-CHA分子篩催化劑中的Cu活性位點(diǎn)，可適用于廣泛的樣品并加速Cu-CHA催化劑的研發(fā)流程。同時(shí)，此團(tuán)隊(duì)更展望此技術(shù)能對(duì)于銅離子在CHA中的位置及微環(huán)境 (例如: d6r, 8r或銅二聚體) 坐進(jìn)一步的分析。