[發明專利]氣相光反應檢測裝置及其反應檢測方法

在審

• 申請號: 201910099292.1
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN111505129A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 付毅;陳為;馮光輝;李桂花;宋艷芳;董笑;魏偉;孫予罕
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院;中國科學院大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種氣相光反應檢測裝置及其檢測方法，該裝置包括：水蒸氣混合裝置，用于將反應氣與水蒸氣混合，形成混合氣；光反應裝置，用于將混合氣光催化轉化；反應產物檢測裝置，用于在線檢測所述光催化轉化的產物；水蒸氣混合裝置、光反應裝置及反應產物檢測裝置依次連通。該裝置具有操作簡便的優點從整個裝置的結構來看，結構設計簡單，反應方便，操作簡單，易于拆卸；從反應產物的檢測來看，整個裝置對反應速率和過程都有很好的促進作用，整個反應過程中反應氣體以均勻、穩定的流量以及均勻穩定的溫度進行反應，從而獲得精確的光催化轉化作用下催化劑的反應速率，對整個光催化轉化反應具有重要意義。

技術領域

本發明涉及化學工藝及裝置領域，特別是涉及一種氣相光反應檢測裝置及其反應檢測方法。

背景技術

目前，環境問題和能源短缺等問題難以解決，越來越多研究著眼于能源的合理和有效利用，而對于清潔能源的大力投資，使得環境友好型的燃料備受關注，如三大化石燃料之一的天然氣和現階段不斷開發的可燃冰。然而，作為天然氣和可燃冰的主要成分，甲烷是公認的溫室氣體，另外甲烷的運輸問題還不能得到很好的解決。因此，如何將甲烷催化轉化成高能量密度值的化學品成為研究的重點。二氧化碳作為最重要的溫室氣體，其引發的全球氣候變暖及生態問題是人類可持續發展的嚴峻挑戰。

對于甲烷而言，傳統轉化有許多缺點，如：反應條件苛刻(需要高溫高壓)、甲烷低轉化率、反應容易過氧化使得產物中CO₂比例較高、C₂及以上產物的選擇性較低等問題。所以，人們將目光轉向光催化轉化甲烷。對于二氧化碳而言，在實際應用中，因為二氧化碳是典型的直線型分子，化學結構極為穩定而難以被活化，將其轉化和利用需要苛刻的反應條件，傳統催化的轉化量微乎其微。而目前主要的研究熱點依然在于熱催化方面，光催化方面研究相對較少。

所以有必要提出一種氣相光反應檢測裝置及其反應檢測方法，以簡單的裝置結構設計，方便的操作實現對光催化反應過程的精確控制，對反應產物及時高效精確的檢測，從而精確測量催化劑的性能。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種氣相光反應檢測裝置及其反應檢測方法，所述氣相光反應檢測裝置結構設計簡單，反應方便，操作簡單，易于拆卸，對反應產物的檢測及時高效且精確。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種氣相光反應檢測裝置，所述氣相光反應檢測裝置至少包括：

水蒸氣混合裝置，用于將反應氣與水蒸氣混合，形成混合氣；

光反應裝置，用于將所述混合氣光催化轉化；

反應產物檢測裝置，用于在線檢測所述光催化轉化的產物；

所述水蒸氣混合裝置、所述光反應裝置及所述反應產物檢測裝置依次連通。

可選地，所述氣相光反應檢測裝置還包括反應氣承載裝置，用于承載并提供所述反應氣，所述反應氣承載裝置、所述水蒸氣混合裝置、所述光反應裝置及所述反應產物檢測裝置依次連通。

進一步地，所述反應氣承載裝置包括反應氣存儲單元、氣體積流量計、單向閥及氣體導管，所述反應氣存儲單元通過所述氣體導管與所述氣體積流量計連通，所述氣體積流量計通過所述氣體導管與所述單向閥連通，所述單向閥通過所述氣體導管與所述水蒸氣混合裝置連通。

可選地，所述水蒸氣混合裝置包括密閉的裝水容器、恒溫水槽及氣體導管，所述密閉的裝水容器設有進口和出口，所述反應氣通過所述氣體導管且經所述密閉的裝水容器的所述進口進入所述密閉的裝水容器中，所述密閉的裝水容器的出口經所述氣體導管與所述光反應裝置連通，所述密閉的裝水容器放置于所述恒溫水槽中。