[發(fā)明專利]一種提高單重態(tài)氧產(chǎn)率用的碘氧化物制備裝置及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410616570.3
• 申請(qǐng)日: 2014-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105621362A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李留成;多麗萍;金玉奇;唐書(shū)凱;李國(guó)富;王元虎;于海軍;汪健;曹靖;康元福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C01B11/22
• 分類號(hào): C01B11/22;H01S3/09
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)激光器領(lǐng)域，與電激勵(lì)氧碘激光器中的儲(chǔ)能粒子單重態(tài)氧 有關(guān)，具體涉及一種用于提高單重態(tài)氧產(chǎn)率的碘氧化物的制備裝置。

背景技術(shù)

第一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)在電子態(tài)之間的化學(xué)激光器是氧碘化學(xué)激光器(COIL)，其基本 原理為：

亞穩(wěn)態(tài)粒子O₂(¹Δ)的產(chǎn)生：

Cl₂+2KOH+H₂O₂→O₂(¹Δ)+2KCl+2H₂O

碘原子的產(chǎn)生：

I₂+nO₂(¹Δ)→2I+nO₂(³Σ)

亞穩(wěn)態(tài)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(jì)70年代到現(xiàn)在，COIL已經(jīng)經(jīng)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(tǒng)的化學(xué)氧碘激光器COIL中，產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)儲(chǔ)能粒子O₂(¹Δ)時(shí)使 用的是有毒易爆的Cl₂、H₂O₂等化學(xué)物質(zhì)，這限制了它的應(yīng)用范圍。

電激勵(lì)氧碘激光器采用氧氣放電來(lái)產(chǎn)生單重態(tài)氧，它在繼承了傳統(tǒng)化學(xué)氧 碘激光器優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還具有原料安全無(wú)毒，全氣相操作，適應(yīng)能力更強(qiáng)等優(yōu) 勢(shì)。這種通過(guò)放電方法產(chǎn)生單重態(tài)氧的裝置稱為放電單重態(tài)氧發(fā)生器。

放電產(chǎn)生單重態(tài)氧的一個(gè)特點(diǎn)是產(chǎn)物中含有氧原子等活性氧物種；從好的 一方面來(lái)講，氧原子可以離解碘分子，從而避免了單重態(tài)氧的消耗；從壞的一 方面來(lái)講，氧原子又會(huì)猝滅單重態(tài)氧，降低放電單重態(tài)氧發(fā)生器的性能。研究 發(fā)現(xiàn)，氧原子對(duì)單重態(tài)氧的猝滅作用較大，并且主要是通過(guò)三體碰撞猝滅過(guò)程 進(jìn)行的，因此在高氣壓條件下對(duì)單重態(tài)氧產(chǎn)率的影響很大，是電激勵(lì)氧碘激光 器在功率規(guī)模放大過(guò)程中必須要解決的重要問(wèn)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(duì)單重態(tài)氧的猝滅作用，需要降低氧原子的濃度，一般是 通過(guò)向主氣流中添加氧原子捕獲劑來(lái)實(shí)現(xiàn)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(tài)氧產(chǎn)率，但 只是通過(guò)簡(jiǎn)單地將氧原子轉(zhuǎn)化為基態(tài)氧分子而實(shí)現(xiàn)的，并沒(méi)有將氣流中的氧原 子等活性氧物種轉(zhuǎn)化為單重態(tài)氧。

有鑒于此，我們?cè)噲D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(zhuǎn)化為單重態(tài)氧的技術(shù)，即：

本發(fā)明就是為了解決此問(wèn)題而產(chǎn)生的，我們?cè)谠囼?yàn)中發(fā)現(xiàn)了一種碘氧化物 催化劑，這種碘氧化物具有與傳統(tǒng)商業(yè)有售的白色五氧化二碘不同的特性，具 體表現(xiàn)為，它能夠?qū)⒀踉愚D(zhuǎn)化為單重態(tài)氧。

我們發(fā)現(xiàn)的這種碘氧化物在外觀上呈現(xiàn)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(fù)合物，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示它能夠有效地將氣流 中的氧原子轉(zhuǎn)化為電子激發(fā)態(tài)單重態(tài)氧分子。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于提高單重態(tài)氧產(chǎn)率的碘氧化物制備裝置。通 過(guò)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(zhuǎn)化為單重態(tài)氧，從而提高放電產(chǎn)生 單重態(tài)氧的產(chǎn)率。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，具體的技術(shù)方案是：