拉曼光谱-TiO2催化剂在光热催化反应中的在线原位拉曼光谱探测

光热催化反应结合了光催化和热催化的优点，利用天然太阳能，降低了反应的能耗，成为催化研究和催化工业领域的重要方向。拉曼散射作为一种分子光谱技术，从20世纪70年代开始就广泛应用于催化研究，通过拉曼光谱不仅能得到催化剂本身的结构信息，还能够获得催化剂表面上物种的结构信息，从而成为催化研究的重要手段。然而，在高温，强光照，高压等复杂环境条件下，常规拉曼很难实现在线原位的拉曼光谱测试。利用脉冲激光激发和门控选通探测实现的时间门控拉曼可以有效的屏蔽高温辐射、强背景光和屏蔽荧光信号，从而实现在强背景光下拉曼信号的探测。

时间门控拉曼的原理如图所示：

图1

图1所示，拉曼光谱测试系统中常常遇到强背景光干扰信号，如高温热辐射，等离子体发光，氙灯照明光。

根据信号的时间特性，采用图2所示的时序， 在每次拉曼信号出现的时候打开相机快门，并且设置快门宽度只让拉曼信号进入探测器，通过门控选通的方式来屏蔽强背景信号，提高拉曼信号信噪比，从而实现在强背景光下的拉曼测试。

光热催化反应是催化剂在强光（300W氙灯）和高温（800摄氏度）条件下，气体/液体通过催化剂后发生化学反应的过程，拉曼原位在线测试系统可以实现对催化剂状态的实时监测。（光热催化反应系统采用中教金源提供）

实验条件：

                532nm激光激发样品；

                重复频率1KHz;

                脉冲能量2.5mJ;

                催化剂为TiO2粉末;

                温度800摄氏度;

                300W氙灯照射;

                采样时间30秒。

TiO₂样品的拉曼信号如图所示：