[發(fā)明專(zhuān)利]一種可視化連續(xù)在線檢測(cè)光電催化反應(yīng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010576019.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111929371B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭烈錦;白生杰;劉亞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N30/02
• 分類(lèi)號(hào): G01N30/02;C10L3/00;B01J19/12
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發(fā)明公開(kāi)一種可視化連續(xù)在線檢測(cè)光電催化反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)腔和蓋板；反應(yīng)腔，呈四方塊狀，其中設(shè)有中空的反應(yīng)腔室；反應(yīng)腔的頂部設(shè)有連通反應(yīng)腔室的集氣孔；反應(yīng)腔的底部設(shè)有連通反應(yīng)腔室的進(jìn)氣孔；反應(yīng)腔的四個(gè)側(cè)面分別設(shè)有連通反應(yīng)腔室的可視化窗口、加液孔、光入射窗口和催化劑固定孔。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，同時(shí)適用于懸浮體系和固定床體系下的連續(xù)在線產(chǎn)物檢測(cè)，氣密性好，物料更換方便，可更加直觀地觀察到反應(yīng)腔內(nèi)部反應(yīng)現(xiàn)象，尤其是催化劑表面的反應(yīng)狀況。本發(fā)明適用于光電催化分解水制氫、光電催化CO₂還原、光電化學(xué)降解VOCs等多個(gè)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化反應(yīng)領(lǐng)域，特別涉及一種可視化連續(xù)在線檢測(cè)光電催化反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

光電催化CO₂和H₂O轉(zhuǎn)化為高附加值碳?xì)淙剂?如H₂、甲烷、甲醇、甲酸、乙醇等)的技術(shù)對(duì)緩解溫室效應(yīng)、減輕環(huán)境污染、能源的有效補(bǔ)充及人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。光電催化反應(yīng)的研究中，反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)對(duì)提高催化反應(yīng)的效率具有重要意義。以高效穩(wěn)定運(yùn)行和精準(zhǔn)測(cè)量的角度為出發(fā)點(diǎn)，光電催化反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)和優(yōu)化應(yīng)該綜合考慮催化劑的分散形式、光源及光程的布置、氣體進(jìn)出口的分布以及反應(yīng)過(guò)程中物化性能的在線監(jiān)測(cè)等。光電催化反應(yīng)一般為氣-液-固三相流動(dòng)反應(yīng)，反應(yīng)物的高效傳質(zhì)是催化裝置設(shè)計(jì)需要考慮的重要環(huán)節(jié)。以光電催化CO₂還原反應(yīng)為例，CO₂在催化劑表面的吸附活化是該反應(yīng)進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)，而在催化劑反應(yīng)界面局部區(qū)域CO₂的分布和擴(kuò)散是CO₂在催化劑活性位點(diǎn)上吸附和活化的重要影響因素，所以提高CO₂在催化劑界面的傳質(zhì)效率是促進(jìn)光電催化CO₂還原反應(yīng)的有效手段。同時(shí)，光電催化CO₂還原反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)物的選擇性和催化劑活性都會(huì)隨著反應(yīng)時(shí)間而發(fā)生改變，所以反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)物的連續(xù)在線檢測(cè)對(duì)于反應(yīng)機(jī)理的分析研究十分重要。此外，光電催化反應(yīng)中催化劑表面的反應(yīng)現(xiàn)象可以直觀地衡量光催化反應(yīng)的速率和效果，同時(shí)對(duì)于產(chǎn)物的形成機(jī)理以及中間產(chǎn)物的分析研究均有重要意義，而模擬光源和直接太陽(yáng)光反射均不利于反應(yīng)界面的原位觀測(cè)。設(shè)計(jì)一種在不影響氣密性的同時(shí)能夠便于觀測(cè)和捕捉光電催化反應(yīng)界面狀況的反應(yīng)裝置對(duì)于光電催化全反應(yīng)效率的提高具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可視化連續(xù)在線檢測(cè)光電催化反應(yīng)裝置，至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一；本裝置氣密性良好，同時(shí)適用于固定床催化劑和粉末懸浮催化劑體系，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的在線連續(xù)檢測(cè)，并可以對(duì)反應(yīng)裝置內(nèi)部的反應(yīng)狀況進(jìn)行直接觀察和記錄。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種可視化連續(xù)在線檢測(cè)光電催化反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)腔和蓋板；

反應(yīng)腔，呈四方塊狀，其中設(shè)有中空的反應(yīng)腔室；

反應(yīng)腔的頂部設(shè)有連通反應(yīng)腔室的集氣孔；

反應(yīng)腔的底部設(shè)有連通反應(yīng)腔室的進(jìn)氣孔；

反應(yīng)腔的四個(gè)側(cè)面分別設(shè)有連通反應(yīng)腔室的可視化窗口、加液孔、光入射窗口和催化劑固定孔。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：片狀催化劑通過(guò)蓋板固定在反應(yīng)腔的催化劑固定孔處。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：蓋板通過(guò)螺絲固定在反應(yīng)腔上。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：光入射窗口由透光石英玻璃封裝，外置光源光路與光入射窗口垂直設(shè)置。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：反應(yīng)腔頂部設(shè)置用于安裝對(duì)電極或參比電極的電極孔。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：電極孔為螺紋孔，孔徑為3mm～10mm，螺紋螺距為0.2mm～1mm；在無(wú)電極體系中用配套的螺紋堵頭密封。