[發明專利]一種提高單重態氧產率用的碘氧化物制備裝置及其應用

在審

• 申請號: 201410616570.3
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN105621362A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 李留成;多麗萍;金玉奇;唐書凱;李國富;王元虎;于海軍;汪健;曹靖;康元福
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C01B11/22
• 分類號: C01B11/22;H01S3/09
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明屬于化學激光器領域，與電激勵氧碘激光器中的儲能粒子單重態氧 有關，具體涉及一種用于提高單重態氧產率的碘氧化物的制備裝置。

背景技術

第一個運轉在電子態之間的化學激光器是氧碘化學激光器(COIL)，其基本 原理為：

亞穩態粒子O₂(¹Δ)的產生：

Cl₂+2KOH+H₂O₂→O₂(¹Δ)+2KCl+2H₂O

碘原子的產生：

I₂+nO₂(¹Δ)→2I+nO₂(³Σ)

亞穩態粒子O₂(¹Δ)與碘原子近共振傳能：

激射出光：I(²P_1/2)+hv→I(²P_3/2)+2hv(λ＝1.315μm)

從上世紀70年代到現在，COIL已經經歷了從出光演示、亞音速、超音速到工程 放大等階段，獲得了巨大的成功。

然而，在傳統的化學氧碘激光器COIL中，產生亞穩態儲能粒子O₂(¹Δ)時使 用的是有毒易爆的Cl₂、H₂O₂等化學物質，這限制了它的應用范圍。

電激勵氧碘激光器采用氧氣放電來產生單重態氧，它在繼承了傳統化學氧 碘激光器優點的同時，還具有原料安全無毒，全氣相操作，適應能力更強等優 勢。這種通過放電方法產生單重態氧的裝置稱為放電單重態氧發生器。

放電產生單重態氧的一個特點是產物中含有氧原子等活性氧物種；從好的 一方面來講，氧原子可以離解碘分子，從而避免了單重態氧的消耗；從壞的一 方面來講，氧原子又會猝滅單重態氧，降低放電單重態氧發生器的性能。研究 發現，氧原子對單重態氧的猝滅作用較大，并且主要是通過三體碰撞猝滅過程 進行的，因此在高氣壓條件下對單重態氧產率的影響很大，是電激勵氧碘激光 器在功率規模放大過程中必須要解決的重要問題：

O₂(a¹Δ)+O+M→O₂+O+Mk＝1x10^-32cm⁶/s

其中M是第三體碰撞伴侶(一般是O₂)。

為了降低氧原子對單重態氧的猝滅作用，需要降低氧原子的濃度，一般是 通過向主氣流中添加氧原子捕獲劑來實現降低氧原子濃度的，例如NO或NO₂分 子：

O+NO→NO₂k＝3x10^-11cm³/s

O+NO₂→NO+O₂k＝1x10^-11cm³/s

很顯然，氧原子捕獲劑雖然可以降低氧原子濃度，提高單重態氧產率，但 只是通過簡單地將氧原子轉化為基態氧分子而實現的，并沒有將氣流中的氧原 子等活性氧物種轉化為單重態氧。

有鑒于此，我們試圖找到一種可以將氧氣放電氣流中的氧原子等活性氧物 種轉化為單重態氧的技術，即：

本發明就是為了解決此問題而產生的，我們在試驗中發現了一種碘氧化物 催化劑，這種碘氧化物具有與傳統商業有售的白色五氧化二碘不同的特性，具 體表現為，它能夠將氧原子轉化為單重態氧。

我們發現的這種碘氧化物在外觀上呈現為具有一定粘性的黃色油狀固體， 或許是某一種或某幾種碘氧化物的復合物，實驗結果顯示它能夠有效地將氣流 中的氧原子轉化為電子激發態單重態氧分子。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于提高單重態氧產率的碘氧化物制備裝置。通 過該種裝置，可以很容易地制備一種碘氧化物催化劑，該碘氧化物催化劑能夠 將氧氣放電氣流中的氧原子等活性氧物種轉化為單重態氧，從而提高放電產生 單重態氧的產率。

為實現本發明的目的，具體的技術方案是：