[發明專利]光電催化二氧化碳還原反應分析檢測系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201410777273.7
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN104483443A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 鞏金龍;常曉俠;王拓;張鵬;張冀杰;李盎
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N31/10
• 分類號: G01N31/10
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于光照和電解反應技術領域以及光電化學反應產物分析檢測技術領域，具體地說，涉及一種光電催化二氧化碳還原反應分析檢測系統及其使用方法。

背景技術

近些年來，隨著經濟的飛速發展，資源能源的快速消耗，大氣中以CO₂為主的溫室氣體的濃度持續增加，如何穩定控制大氣中CO₂氣體濃度迅速成為研究熱點。在自然界中，植物的光合作用無處不在。從能量角度出發，綠色植物利用太陽光能將大氣中的CO₂轉化為糖類等有機物，同時將太陽能轉換并存儲為化學能，這對開發低能耗的CO₂轉化和利用技術具有一定的啟發。光催化反應是利用太陽能激發半導體光催化材料產生光生電子--空穴，以誘發氧化--還原反應，因此可以利用光生電子還原CO₂，同時利用光生空穴氧化H₂O，以合成碳氫燃料。然而CO₂被還原后會生成CH₄、HCOOH、CH₃OH等多樣復雜的產物，并且產物的量很少，現有技術很難做到對其產物進行有效的分離以及準確可靠的檢測。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一套氣密性優異，體積較小，氣密性良好，能夠施加光照、偏壓、二氧化碳以及能分析光電催化二氧化碳還原反應性能的光電催化二氧化碳還原反應分析檢測系統及其使用方法。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

光電催化二氧化碳還原反應分析檢測系統，包括：光電催化二氧化碳還原反應裝置、二氧化碳提供裝置和氣體定量分析檢測系統。

所述光電催化二氧化碳還原反應裝置，包括：反應器主體、夾緊裝置、旋蓋和密封片。所述反應器主體由左半反應器主體和右半反應器主體組成，右半反應器主體的一側側壁設置光照窗口并在光照窗口外側設置密封片，右半反應器主體的一側側壁設置有右半反應器連通通道，且右半反應器連通通道和光照窗口同軸設置在右半反應器主體的兩側；在左半反應器主體的側壁上且與于右半反應器連通通道相等高度的位置上設置有左半反應器連通通道，左半反應器連通通道和右半反應器連通通道的直徑相等，且左半反應器連通通道和右半反應器連通通道通過夾緊裝置進行密閉對接密閉對接，在左半反應器連通通道和右半反應器連通通道的密閉對接處設置質子交換膜，左半反應器主體的頂端設置有左半反應器瓶口內螺紋，右半反應器主體的頂端設置有右半反應器瓶口內螺紋；

所述旋蓋分為兩個結構大體相同的左旋蓋和右旋蓋，兩個旋蓋的下部側壁均設置有旋蓋外螺紋，左旋蓋和右旋蓋分別通過螺紋配合與左半反應器主體和右半反應器主體密封連接，兩個旋蓋上部側壁均設置有進氣口和出氣口，出氣口用于連接氣體檢測裝置，每個旋蓋上設置有一個貫通旋蓋的液相取樣孔，并在液相取樣孔中設置擰緊螺栓，以通過擰緊螺栓實現密封；右旋蓋頂端設置有第一電極柱和第二電極柱，左旋蓋頂端設置有第三電極柱，且第一電極柱、第二電極柱和第三電極柱分別貫穿各自旋蓋并與旋蓋密封接觸，三個電極柱與工作電極、對電極和參比電極連接，并為工作電極、對電極和參比電極連接提供偏壓；工作電極與右旋蓋的第二電極柱相連，參比電極與右旋蓋的第一電極柱相連，對電極與左旋蓋的第三電極柱相連。

所述氣體定量分析檢測系統，包括：檢測系統第一進氣口，檢測系統第二進氣口，第一循環出氣口，第二循環出氣口，氣相色譜，真空壓力表，循環泵，真空泵；所述檢測系統第一進氣口和檢測系統第二進氣口分別與兩個旋蓋的出氣口密封相連，所述氣相色譜設置有氣相色譜定量管；所述檢測系統第一進氣口和檢測系統第二進氣口通過輸氣管與氣相色譜的氣相色譜定量管的進氣口相連，氣相色譜定量管的出氣口通過輸氣管與三通閥的第一閥口相連，三通閥的第二閥口通過輸氣管與真空泵相連，三通閥的第三閥口通過輸氣管與循環泵相連，循環泵通過輸氣管分別與第一循環出氣口和第二循環出氣口，第一循環出氣口和第二循環出氣口分別與兩個旋蓋的進氣口密封相連；在檢測系統第一進氣口、檢測系統第二進氣口與氣相色譜定量管進氣口相連的輸氣管上并聯真空壓力表，用來監測反應體系內的氣體壓力；在檢測系統第一進氣口、檢測系統第二進氣口與真空壓力表相連的輸氣管上設置有第一二通閥；在真空壓力表與氣相色譜定量管的進氣口相連的輸氣管上設置有第二二通閥；在氣相色譜定量管的出氣口與三通閥相連的輸氣管上設置有第三二通閥。