本实用新型提供了一种自由基簇射氛围下原位红外光谱反应装置，包括：壳体，壳体内形成密闭空腔；喷嘴电极，一端从上壳体的顶部伸入至密闭空腔内，另一端位于上壳体外部，并通入电极气，喷嘴电极与高压电源连接；观察窗口和两个红外光路窗口，均设置于上壳体上；反应池主体，设置于密闭空腔内，反应池主体的顶部设有第一凹槽，反应池主体与下壳体的内壁之间设有空隙，形成环绕反应池四周的气体通道；极板，设置于第一凹槽内，并位于喷嘴电极的一端下方；及第一电缆，一端伸入至下壳体内并与极板连接，另一端接地；其中，下壳体上设有两个气管连接口，分别用于与进气管和出气管连接，本实用新型解决了现有红外光谱检测技术难以满足活性粒子参与的催化反应表征问题。