Тепловизионное исследование сорбционных и каталитических процессов на поверхности твердого тела / Вайнер Б.Г.

К настоящему времени предложено большое число методов исследования поверхности твердыхтел. Получаемые с их помощью результаты представляют не только академический интерес, ноимеют также важное прикладное значение, в частности, потому, что поверхностные свойстватвердого тела могут проявляться по-разному в разных условиях, в которых твердотельные системыиспользуют на практике. Отдельный круг вопросов затрагивает проблему взаимодействия твердойповерхности с ее газовым окружением. Молекулы газовой среды приводят к физической адсорбции,обеспечивающей в специальных случаях протекание каталитических и других химических реакцийна границе раздела фаз. В свою очередь, в обычных внешних условиях ведущее значение в этихпроцессах принадлежит взаимодействию поверхности тела с парами воды, которые, как правило,всегда присутствуют в окружающей среде.Изучение особенностей сорбционных свойств поверхности твердых тел, помещенных в разныегазовые среды, трудно переоценить. В то же время, практика показывает, что при решении этойпроблемы экспериментаторы обычно вполне довольствуются весьма ограниченным стандартнымнабором методов исследования, среди которых можно упомянуть термодесорбцию, измерениеизотерм адсорбции и др. Методы, обеспечивающие прямую визуализацию физико-химическихпроцессов, протекающих на поверхности в реальном времени, в том числе, количественный анализтепловых изображений таких процессов, до сих пор в данной области практически не применяют.Нами было показано, что тепловидение нового поколения представляет собой эффективныйинструмент исследования сорбционных процессов и каталитических реакций, протекающих привзаимодействии газов с твердыми телами [1–4].В докладе подробно представлена новая оригинальнаяметодика, позволяющая в автоматическом режиме позапланированной программе эксперимента проводитьпрецизионные исследования сорбционно-каталитическихпроцессов с возможностью одновременной подачи разныхгазов к библиотекам, составленным сразу из несколькихразнотипных образцов. На количественном уровнепродемонстрировано, что поверхностные термодинамическиесвойства твердотельных систем могут существенноразличаться. Это надежно выявлено с помощью матричноготепловизионного метода при измерении поверхностныхтемпературных полей с частотой 100 кадров в секунду. В докладе приведен пример термограмм библиотеки из разных по составу структур в режиме адсорбции(слева) и десорбции (справа) H2O.