主题：紫外拉曼光谱仪研制和在催化研究中的应用

紫外拉曼光谱仪研制和在催化研究中的应用“UV Raman Spectrograph and Its Applications in Catalysis
    拉曼光谱是鉴定物质分子结构的有力工具，它已应用于化学、物理、生物和材料科学等领域。传统的拉曼光谱在可见区极易产生荧光，而荧光的强度往往是拉曼强度的几万倍乃至百万倍，因此常规拉曼光谱受到荧光的严重干扰，常常得不到拉曼光谱。这一难题成为拉曼光谱应用的主要制约因素。传统拉曼光谱的另一个弱点是其本征灵敏度很低，这也限制了它的广泛应用。
    上述两个难题在催化研究中尤其突出，因为催化剂表面极易产生荧光，特别是有碳氢物种存在时，表面荧光往往非常强，而绝大部分石油化工过程的催化剂在工作状态下不可避免地生成各种表面碳氢物种。所以，消除或避开表面荧光的干扰和提高灵敏度是拉曼光谱成功应用于原位催化研究的关键所在。
    针对荧光干扰和灵敏度低这两个难题，提出研制采用连续波紫外激光作为激发光源的紫外拉曼光谱仪的想法，克服一系列实验上的困难，于1997年建成我国第一台紫外拉曼光谱仪并将其应用于催化研究。
    经过大量的实验和理论分析，发现催化剂表面的荧光主要出现在可见区，即300-700nm。因此将激发波长从可见区移开，则有可能避开荧光干扰。我们提出将激发波长从传统拉曼光谱的可见或近红外向紫外和深紫外波段位移以避开催化剂表面荧光干扰的想法，即研制采用紫外激光作为光源的紫外拉曼光谱仪。从理论上分析紫外拉曼光谱有以下几个优势：①由于荧光主要出现在可见区，将激发波长向紫外波段移可以有效地避开荧光；②由于光散射强度与波长的四次方成反比，将激发波长向紫外区移可以提高灵敏度；③很多化合物的电子吸收带在紫外区，因此可以进行紫外共振拉曼光谱，使仪器灵敏度提高几个数量级。
    在上述想法的基础上，结合催化原位研究，采用紫外激光光源、三光栅和紫外区灵敏的CCD探测器研制了收集紫外拉曼散射光的椭圆内反射镜、外光路系统和催化研究的高温高压装置、用于催化反应研究的特殊拉曼光谱池以及适用于动态和原位紫外拉曼研究的吸附和原位反应装置。最后，研制成功用于催化原位研究的紫外拉曼光谱仪。