[發明專利]一種用于不同擴散距離催化反應氣相中間產物的原位探測裝置

有效

• 申請號: 201711000868.1
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107576717B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 楊玖重;文武;潘洋;許鳴皋;李亞敏
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N27/64
• 分類號: G01N27/64
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

1.一種用于不同擴散距離催化反應氣相中間產物的原位探測裝置，包括依次連接的催化反應器（1）、電離腔（2）和質譜儀（3），其特征在于：

所述催化反應器（1）包括主腔體、石英反應器、熱電偶（13）、三通管（14）和直推直線導入器（15）；所述主腔體包括短圓桶狀的束源室（112）、石英套管（114）、管式加熱圈（115）和固定架（116），束源室（112）的軸向一端為法蘭端，軸向另一端的密封面（1125）連接著石英套管（114）一端，使束源室（112）和石英套管（114）軸向貫通，束源室（112）和石英套管（114）軸向貫通的內部空間構成反應室；所述固定架（116）同軸套設在石英套管（114）上；束源室（112）的徑向兩側分別連通著抽氣管（1121）、氣壓測量管（1122）；石英套管（114）的另一端連接著三通管（14）的第一端口，石英套管（114）和三通管（14）軸向貫通；所述管式加熱圈（115）套設在石英套管（114）上；

所述石英反應器包括管帽（121）和石英反應器主體；

所述石英反應器主體包括石英反應管（123）、樣品腔（124）、石英砂芯塊（126）和熱電偶套管（127）；所述石英反應管（123）的一端為工作端，另一端為導入端；

所述石英砂芯塊（126）配合設于石英反應管（123）的工作端內，石英反應管（123）的工作端端面和石英砂芯塊（126）之間的空腔形成樣品腔（124）；所述熱電偶套管（127）位于石英反應管（123）內，熱電偶套管（127）的一端對應連接著石英砂芯塊（126），另一端伸至與導入端對應的石英反應管（123）的管壁外部；熱電偶（13）的一端插設于熱電偶套管（127）內，且熱電偶（13）呈螺旋狀繞設于直推直線導入器（15）的導氣管（158）上，熱電偶（13）的另一端由三通管（14）上的熱電偶引出端口（143）引出；

所述管帽（121）一端封閉另一端敞口，管帽（121）的封閉端面上均勻開設有篩孔（1211），管帽（121）的敞口端活動連接著石英反應管（123）的工作端；

石英反應器位于軸向貫通的石英套管（114）和三通管（14）內；

還包括直推直線導入器（15）；直推直線導入器（15）通過法蘭連接著三通管（14）第二端口，直推直線導入器（15）的導氣管轉接頭（152）的軸向端部和石英反應管（123）的導入端連接；通過直推直線導入器（15）實現石英反應器在石英套管（114）和三通管（14）內移動；

工作時，在石英反應器主體的樣品腔（124）中加入催化劑顆粒（122）；電離腔（2）下方的取樣錐（4）位于束源室（112）內；做低壓實驗時束源室（112）徑向一側的抽氣管（1121）連接著真空泵，對反應室進行抽真空使其保持在低壓條件，做高壓實驗時抽氣管（1121）連接著背壓閥，使反應室保持在高壓條件，另一側的氣壓測量管（1122）連接著真空規，測量反應室中的實際壓力；

管式加熱圈（115）加熱至設定溫度，石英反應器主體的樣品腔（124）中的催化劑顆粒（122）被加熱至反應溫度；反應物氣體經過直推直線導入器（15）的導氣管（158），再經過石英反應管（123）與樣品腔（124）中的催化劑顆粒（122）接觸，發生催化反應，反應產物從管帽（121）上的篩孔（1211）流出，經取樣錐（4）形成分子束進入電離腔（2），再傳遞至質譜儀（3），通過質譜儀（3）來確定產物離子的質量數；通過上下移動直推直線導入器（15）的導氣管（158），從而改變樣品腔（124）中的催化劑顆粒（122）與取樣錐（4）之間距離，從而實現不同擴散距離催化反應氣相中間產物的原位探測。

2.根據權利要求1所述的一種用于不同擴散距離催化反應氣相中間產物的原位探測裝置，其特征在于：所述固定架（116）包括壓環（1161）、第三法蘭（1162）、第四法蘭（1163）和四根加固連接桿，壓環（1161）的軸向端面高出第三法蘭（1162）的平面，第三法蘭（1162）和第四法蘭（1163）平行；四根加固連接桿均布連接在第三法蘭（1162）和第四法蘭（1163）之間；所述固定架（116）通過第四法蘭（1163）連接著三通管（14）第一端口的第五法蘭（141）。