[發(fā)明專利]氣相光熱耦合催化反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310092215.6
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103182284A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李炳杰;袁堅;賀學(xué)智;陳銘夏;上官文峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12;B01J8/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種氣相光熱耦合催化反應(yīng)器。

背景技術(shù)

自Inoue?et?a1．首次報道二氧化鈦(Ti0₂)上的光催化還原二氧化碳(C0₂)現(xiàn)象以來，相關(guān)研究一直在進行著。隨著全球變暖日趨嚴(yán)重，化石燃料儲量不斷減少，利用太陽能將C0₂和水(H₂0)轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄?CH₄)等可供利用的新燃料，對現(xiàn)今能源和環(huán)境問題大有幫助，正引起世界各國的關(guān)注。

總體上，這方面的工作還處于基礎(chǔ)研究階段，面臨光量子效率和C0₂轉(zhuǎn)化率偏低等現(xiàn)狀，對于光催化劑表面上發(fā)生的很多反應(yīng)細(xì)節(jié)尚不清楚，特別是對于影響反應(yīng)的因素還未能展開深入系統(tǒng)的研究。目前，設(shè)計結(jié)構(gòu)可靠、能用于特定研究的光催化反應(yīng)器是關(guān)系到實驗室基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究能否順利開展的重要因素。但是至今為止，國內(nèi)外主要側(cè)重于光催化劑的開發(fā)，僅采用自制的簡易光催化反應(yīng)器初步驗證光催化劑的光催化性能。關(guān)于不同結(jié)構(gòu)的各種類型光催化反應(yīng)器的開發(fā)與設(shè)計依然較少，尤其缺乏專門用于研究溫度影響的氣相光催化反應(yīng)器。

現(xiàn)有的光催化反應(yīng)器尚存在諸多問題，如密封效果差、無控溫或控溫精度低、停留時間短等。為了充分利用光源，反應(yīng)器器壁一般選用透明材料，如玻璃、石英等，這雖然充分考慮到了光照因素，卻也帶來相應(yīng)的風(fēng)險。一方面，一旦引入加熱裝置，全玻璃／石英制成的反應(yīng)器在高溫下由于應(yīng)力不均容易出現(xiàn)破裂問題；另一方面，全透明材質(zhì)的反應(yīng)器若不在其外部進行適當(dāng)?shù)恼诠馓幚?，容易受到環(huán)境光線的干擾。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種氣相光熱耦合催化反應(yīng)器，該反應(yīng)器能準(zhǔn)確控制反應(yīng)溫度，用于研究溫度對氣相光催化反應(yīng)影響，輔助光熱共同作用下氣相光催化反應(yīng)的研究工作。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種氣相光熱耦合催化反應(yīng)器，包括環(huán)形蓋、石英片、反應(yīng)倉、密封片以及加熱底座，所述環(huán)形蓋上對稱地開有多個通孔；所述石英片夾在環(huán)形蓋和反應(yīng)倉之間；所述反應(yīng)倉的頂部設(shè)有密封槽，所述密封槽通過密封圈與石英片緊密連接，所述反應(yīng)倉的內(nèi)部配備有基座，所述基座上固定有導(dǎo)流片，所述反應(yīng)倉的邊緣對稱地開有多個螺紋孔，所述螺紋孔數(shù)量及位置與環(huán)形蓋上通孔數(shù)量及位置相適配，所述反應(yīng)倉的側(cè)面開有對稱的通氣孔；所述加熱底座與反應(yīng)倉固定連接，所述密封片位于反應(yīng)倉和加熱底座之間。

優(yōu)選地，所述加熱底座利用高溫陶瓷片作為加熱源。

優(yōu)選地，所述環(huán)形蓋上對稱開有六個通孔，相應(yīng)地，所述反應(yīng)倉的邊緣對稱開有六個螺紋孔。

優(yōu)選地，所述密封槽為兩道。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)倉的側(cè)面對稱開有兩個通氣孔，分別為進氣口和出氣口；所述導(dǎo)流片數(shù)量為4道。

優(yōu)選地，所述出氣口處設(shè)有熱電偶。

優(yōu)選地，所述密封圈采用耐高溫0型圈。

優(yōu)選地，所述環(huán)形蓋、反應(yīng)倉、基座、導(dǎo)流片及加熱底座均采用不銹鋼。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)倉內(nèi)側(cè)及其內(nèi)部的基座和導(dǎo)流片均經(jīng)過鍍鎳處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

l、密封效果好的前提下，反應(yīng)倉的空間緊湊，排空更加完全，進程大大加快，且能有效延長反應(yīng)氣在反應(yīng)器中的停留時間，提高催化效率；

2、本發(fā)明的零部件具有較強的可替換性，脫離傳統(tǒng)的一體式加工方式，采用多個組件進行裝配，可以根據(jù)不同催化反應(yīng)進行相應(yīng)的調(diào)整，并使得后期的器材維護更加方便，能有效降低成本；

3、不銹鋼材質(zhì)加工成型，可以避免反應(yīng)器在高溫條件下的破裂，大大延長使用壽命。

4、除頂部窗口外，反應(yīng)器周圍均不透光，能有效減小環(huán)境光線的干擾。

5、控溫精度高，可用于系統(tǒng)探討溫度對于氣相光催化反應(yīng)的影響效果，并能夠應(yīng)用于簡單的相關(guān)反應(yīng)機理的探索工作。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖l是本發(fā)明氣相光熱耦合催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的正視圖；

圖2是本發(fā)明氣相光熱耦合催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖中：1為環(huán)形蓋，2為石英片，3為密封圈，4為密封槽，5為反應(yīng)倉，6為導(dǎo)流片，7為基座，8為密封片，9為加熱底座，10為進氣口，ll為出氣口。

具體實施方式