在多相催化、光催化、电催化、环境净化、能源转化和先进材料研究中，反应物如何吸附、中间体如何生成、活性位点如何参与反应，往往直接决定材料性能与工艺优化方向。原位
DRIFTS，即原位漫反射傅里叶变换红外光谱，是一种能够在真实反应条件下实时监测固体粉末表面化学变化的表征技术。它结合了漫反射红外光谱的表面灵敏度和原位反应池的气氛、温度、光照控制能力，可捕捉反应过程中吸附物种、中间体、官能团和活性位点的动态演化，是建立“表面结构—反应路径—宏观性能”关联的重要工具。
什么是原位 DRIFTS 测试?
DRIFTS 利用红外光照射粉末或粗糙固体样品后产生的漫反射信号获取表面化学信息。与传统透射红外不同，DRIFTS
通常无需压片或溶解，可直接对粉末、颗粒、分子筛、金属氧化物、MOF、碳材料和催化剂载体等进行表征。
加入原位反应池后，样品可在可控温度、气氛、压力、光照或电化学条件下进行测试，从而实时追踪反应物吸附、化学键断裂/生成、中间体转化、产物脱附、表面重构和催化剂失活等过程。
原位 DRIFTS 能解决哪些关键问题?
识别活性位点：通过 CO、NO、NH₃、吡啶、甲醇等探针分子判断 Lewis/Brønsted 酸位、金属位、氧空位和表面羟基等活性中心。
捕捉反应中间体：实时观察甲酸盐、碳酸盐、羰基、醇类、醛类、硝酸盐等表面物种的生成与消耗。
解析反应路径：判断反应遵循 Eley-Rideal、Langmuir-Hinshelwood 或其他机理路径。
评估结构可逆性：比较吸附/脱附、氧化/还原、光照/暗态过程中表面物种是否可恢复。
揭示失活机制：识别积碳、中毒、硫酸盐覆盖、活性位阻塞和表面重构等失活原因。
支撑论文与研发：为催化机理、材料改性、工艺窗口优化和失效分析提供分子层面证据。
常见测试模式与应用场景
气固相催化原位 DRIFTS
适用于 NH₃-SCR 脱硝、CO₂ 加氢、甲烷化、甲醇重整、VOCs 氧化、丙烯氨氧化、水煤气变换等反应体系。可跟踪
NH₃、NOx、CO、CO₂、烃类等分子在催化剂表面的吸附形态与转化路径。
光催化原位 DRIFTS
常用于 CO₂ 光还原、水分解、污染物降解和光催化有机合成。通过光照前后差谱，可识别光诱导产生的表面中间体，如
*COOH、*HCOO、*CO、碳酸盐、甲酸盐和含氧有机中间体。
电催化与电池界面原位红外
可结合 ATR-FTIR 或反射红外研究电极/电解液界面反应、SEI/CEI 膜形成、添加剂消耗和 CO₂RR、HER、OER
等过程中的表面物种变化。
材料表面与老化研究
适用于分子筛、金属有机框架、纳米氧化物、碳材料、聚合物、涂层和吸附剂，用于表征表面官能团、吸附行为、固化/交联、降解和热稳定性。
等离子体催化与动态光谱研究
可追踪等离子体活化条件下的表面物种演化，也可结合同位素调制、相敏检测等方法区分活性中间体与旁观物种。
测试流程与关键控制点
明确测试目标
判断需要识别活性位点、追踪中间体、验证反应路径，还是分析失活机制。
选择合适模式
粉末催化剂气固反应优先选择 DRIFTS;液相或固液界面可选 ATR-FTIR;薄膜或透明样品可选透射模式。
样品预处理
在惰性气氛或真空下加热吹扫，去除表面吸附水和杂质，避免背景干扰。
采集背景谱
在目标温度、气氛和暗态条件下采集背景，为后续差谱分析提供基准。
开展原位测试
按设定程序通入反应气、切换气氛、升温、光照或施加电位，并进行时间分辨扫描。
数据处理与机理解析
通过差谱、峰位归属、峰强变化和动力学曲线，判断中间体演化顺序、反应路径和关键限速步骤。
结合其他表征验证
可与 XRD、XPS、Raman、TPD、TPR、质谱和理论计算联用，提高机理解释可靠性。