Dao động hĩa trị của các nhĩm chức trong chất mang và xúc tác được xác định bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR). Phương pháp phổ IR dựa trên sự tương tác của các tia bức xạ điện từ miền hồng ngoại (400÷4000cm-1) với các phân tử cần nghiên cứu. Quá trình tương tác đĩ cĩ thể dẫn đến sự hấp thụ năng lượng, cĩ liên quan chặt chẽ đến cấu trúc của các phân tử.
Nếu đặt một điện từ trường cĩ tần số ν thì phân tử đang ở trạng thái E cĩ thể chuyển lện trạng thái kích thích E*, nếu điều kiện cộng hưởng Bohn thỏa mãn [7, 11]:
ΔE = E* - E = hν (2.10)
Trong đĩ: E là năng lượng ở trạng thái cơ bản; E* là năng lượng ở trạng thái kích thích (E*>E); ΔE là hiệu năng lượng; h là hằng số Planck; ν là tần số.
Phân tử sẽ hấp thụ một bức xạ cĩ tần số ν khi nĩ bị kích thíc E → E*. Ngược lại, khi từ E* → E phân tử sẽ phát ra bức xạ ν.
Cho nguồn bức xạ hồng ngoại cĩ tần số thay đổi, chúng ta sẽ phát hiện ra các dao động cộng hưởng ứng với các liên kết trong phân tử.
Người ta chứng minh chỉ cĩ hai loại dao động của phân tử thể hiện trên phổ IR là dao động hĩa trị và dao động biến dạng. Loại dao động hĩa trị chỉ thay đổi độ dài liên kết mà khơng thay đổi gĩc liên kết. Loại dao động biến dạng chỉ thay đổi gĩc liên kết mà khơng thay đổi độ dài liên kết.
Phương trình cơ bản của sự hấp thụ bức xạ điện từ là phương trình Lambert-Beer:
Trong đĩ: A là mật độ quang; ε là hệ số hấp thu; I là chiều dày lớp đo; C là nồng độ chất.
Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào chiều dài bước sĩng kích thích gọi là phổ. Mỗi cực đại trong phổ IR đặc trưng cho một dao động của một liên kết trong phân tử. Do cĩ độ nhạy cao, nên phổ IR được sử dụng rộng rãi trong phân tích cấu trúc [6, 15, 66].
Phổ IR của các chất mang và xúc tác được phân tích theo kỹ thuật ép viên mẫu với KBr theo tỷ lệ: mẫu/KBr = 1/100, đo trên máy IR Nicolet 6700 (Mỹ) ở nhiệt độ phịng trong vùng hồng ngoại từ 400 ÷ 4000cm-1 tại PTN CN Lọc hĩa dầu và Vật liệu xúc tác hấp phụ, Viện Kỹ thuật Hĩa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [35, 98, 103].