CN108261985A - 一种卧式高温光热催化反应设备 - Google Patents

一种卧式高温光热催化反应设备 Download PDF

Info

Publication number
CN108261985A
CN108261985A CN201810045264.7A CN201810045264A CN108261985A CN 108261985 A CN108261985 A CN 108261985A CN 201810045264 A CN201810045264 A CN 201810045264A CN 108261985 A CN108261985 A CN 108261985A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
high temperature
thermal
photo
horizontal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810045264.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王新伟
蔡春水
张文祥
刘雲成
刘冰
刘子奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING CEL SCI-TECH Co Ltd
Tianjin Central Electric Furnace Ltd By Share Ltd
Original Assignee
BEIJING CEL SCI-TECH Co Ltd
Tianjin Central Electric Furnace Ltd By Share Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING CEL SCI-TECH Co Ltd, Tianjin Central Electric Furnace Ltd By Share Ltd filed Critical BEIJING CEL SCI-TECH Co Ltd
Priority to CN201810045264.7A priority Critical patent/CN108261985A/zh
Publication of CN108261985A publication Critical patent/CN108261985A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00433—Controlling the temperature using electromagnetic heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00433—Controlling the temperature using electromagnetic heating
    • B01J2208/00451—Sunlight; Visible light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00433—Controlling the temperature using electromagnetic heating
    • B01J2208/0046—Infrared radiation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

一种卧式高温光热催化反应设备，包括高温光热反应炉、石英反应管、法兰接头、光源、导光柱、滑动结构等。该设备实现了光热催化的温度可调节，常温～1000℃(连续可调、程序升温)；实现了光热催化的光源光谱可调节，实现了紫外光、可见光、红外光等光源照射到催化剂材料的表面，实现光热协同；实现了气氛保护、抽取真空、PECVD等功能，可以再光热协同的作用下，研究材料的合成与表征。

Description

一种卧式高温光热催化反应设备
技术领域
本发明创造涉及一种卧式高温光热催化反应设备，特别是涉及一种用于光解水制氢、光催化制氢、材料制备、材料合成、材料表征、催化降解有机物、催化降解有害气体(甲醛、乙醛、二氧化碳)、热催化、光化学、光催化、光降解、有机化学等领域的光热协同反应设备。
背景技术
卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，主要应用光化学领域、新能源、新材料、信息处理等技术。光化学是研究处于电子激发态的原子、分子的结构及其物理化学性质的科学。现代分子光化学是一门多学科交叉的边缘学科，包括有机光化学、无机光化学、高分子光化学、生物光化学、光电化学和光物理等门类。现代光化学对电子激发态的研究所建立的新概念、新理论和新方法大大开拓了人们对物质认识的深度和广度，对了解自然界的光合作用和生命过程，对太阳能的利用、环境保护、开创新的反应途径、寻求新的材料提供了重要基础，在新能源、新材料和信息处理新技术等高技术领域中发挥着越来越重要的作用。该系统的应用对光化学的发展起到了重要的支撑作用。
微量气体收集及在线测试系统(ZL201020265986.2)，采用的是玻璃系统(如图1)收集微量的气体，并采用手动六通阀、四通阀、三通阀配合使用(如图2)。发明创造，一种全自动光催化活性评价系统(ZL201620142695.1，如图3)，是在微量气体收集及在线测试系统的基础上的升级、扩充，配合玻璃反应瓶或反应釜实用。
这两个专利，采用的都是玻璃反应器，磁力搅拌下的多相反应，一般在常温下反应，最高200℃；常压下或真空状态下使用；不能满足高温光热催化反应(1000℃)，实现材料的合成与光热催化活性表征。
发明内容
本发明创造的主要目的在于克服现有光催化评价系统，实现在高温下(1000℃)，光热协同的情况下，实现催化新材料的合成与光热催化活性表征。卧式高温光热催化反应设备，主要需要解决的技术问题：
1.高温光热反应炉实现光催化反应体系的温度达到，常温～1000℃(连续可调、程序升温)；
2.高温光热反应炉炉体开孔，可以让紫外光、可见光、红外光等光源照射到催化剂材料的表面，实现光热协同；
3.光热催化反应器采用高透光石英玻璃管；
4.光热催化反应器可以实现气氛保护、抽取真空、PECVD等功能；
一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，适用于光照情况下的材料合成与材料表征。材料合成，加入光源的情况下，提高催化剂材料的产率、改变材料的形貌特征、提高材料的各种性能。材料表征，评价光热协同情况下催化剂材料的活性，主要用于应用于光解水制氢、光解水制氧、二氧化碳还原、气相光催化、甲醛气体的光催化降解、VOCs、NOx、SOx、固氮等领域。
为了解决上述技术问题，本发明创造采用了如下技术方案:
一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，包括高温光热反应炉、石英反应管、法兰接头、光源、导光柱、滑动结构等，光温光热反应炉上部开通孔，将导光柱置于开孔内，用于将位于上方光源产生的光，通过导光柱由外向内导入石英反应管并照射到反应样品上。
进一步的，所述高温光热反应炉可以上部、侧部或底部开通孔，通孔可以是一个或多个。
进一步的，所述石英反应管，石英反应管内部用于放置实验样品，用于材料合成或表征，两端为法兰接头，用于连接真空系统、气氛保护、PECVD等。
进一步的，所述法兰接头位于石英反应管两端，用于真空密封、高温密封、气氛保护或反应。
进一步的，所述光源，可以是氙灯光源、汞灯光源、LED光源、微波无极灯、激光、卤素灯等，可以平行光、汇聚光，也可以紫外光、可见光、红外光。
进一步的，所述导光柱，可以是高透光石英棒，玻璃棒，通光孔，两端为高洁净平面，利于光的导入和导出。
进一步的，所述滑动结构，为整个设备的支撑结构，可以滑动的高温光热反应炉，可以方便的将石英反应管中的样品置于加热区中，并方便的在反应完成后移出。
与现有技术相比，本发明创造提供的种卧式高温光热催化反应设备的有益效果在于:
(1)实现了光热催化的温度可调节，常温～1000℃(连续可调、程序升温)；
(2)实现了光热催化的光源光谱可调节，实现了紫外光、可见光、红外光等光源照射到催化剂材料的表面，实现光热协同实现了气氛保护、抽取真空、PECVD等功能，可以再光热协同的作用下，研究材料的合成与表征。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为现有技术微量气体收集及在线检测系统的结构示意图；
图2为现有技术微量气体收集及在线检测系统的在线取样部的构成示意图；
图3为本现有技术全自动超微量光催化活性评价系统的结构示意图；
图4为本发明创造中卧式高温光热催化(光热协同)反应设备的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，包括高温光热反应炉1，其石英反应管4的两端分别安装有一个法兰，每个法兰可以安装气路组件；炉体内部使用纳米保温材料3隔热，确保各部件在适宜的温度下工作的同时，尽可能缩小体积，装置上端固定放置光源发射装置，光源处可放置多种滤光片，以满足各种实验需求；石英导光柱5于炉体固定，一端位于光源下方，另一端位于实验反应器上方，光线通过石英导光柱5直接导入实验反应器，实现光热系统实验；实验后，利用设备的滑动结构，可使样件快速冷却。
一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，采用氙气光源，使用了先进的散热模式，延长灯泡的使用寿命，最高可达3000h；高效的电光转换效率，可以输出高能量平行光，功率可达到50W；简易的光学结构，可以选择不同的波长、波段，满足多样化使用需求；模块化的设计极大提高了产品的安全性和稳定性，可实现高能量密度、长时间连续照射；光源直接照射在处于高温状态下的样品表面，可以达到与以往传统实验完全不同的实验效果；气路连接方式采用快速连接法兰结构，方便快捷；通过滑动结构实现样件的快速冷却。
如图4，一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，高温光热反应炉1，其石英反应管4的两端分别安装有一个密封法兰；可以进行真空获得及气体流量导入，高温光热反应炉1，通过加热区2进行均匀的加热，高温光热反应炉1的上端设有垂直光照射装置氙灯光源6，不同谱线的光通过石英导光柱5导入到石英反应管4的中间平整表面上方，进而照射在实验样件上，石英导光柱5固定于高温光热反应炉1上；由纳米保温材料3及石英导光柱5确保垂直光照射装置氙灯光源箱6以及光源控制器7不会受到高温影响；氙灯光源箱6及光源控制器7分别位于高温光热反应炉1上方固定，使得实验过程中光照保持稳定。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种卧式高温光热催化反应设备，包括高温光热反应炉、石英反应管、法兰接头、光源、导光柱、滑动结构等，其特征在于，光温光热反应炉上部开通孔，将导光柱置于开孔内，用于将位于上方光源产生的光，通过导光柱由外向内导入石英反应管并照射到反应样品上。
2.根据权利要求1所述的卧式高温光热催化反应设备，其特征在于：所述高温光热反应炉在上部、侧部或底部开通孔，通孔是一个或多个。
3.根据权利要求1所述的卧式高温光热催化反应设备，其特征在于：所述石英反应管内部用于放置实验样品，用于材料合成或表征，石英反应管两端为法兰接头，用于连接真空系统、气氛保护或PECVD。
4.根据权利要求1所述的卧式高温光热催化反应设备，其特征在于：所述法兰接头位于石英反应管两端，用于真空密封、高温密封、气氛保护或反应。
5.根据权利要求1所述的卧式高温光热催化反应设备，其特征在于：所述光源为氙灯光源、汞灯光源、LED光源、微波无极灯、激光或者卤素灯，光源为平行光、汇聚光、紫外光、可见光、红外光中的一种。
6.根据权利要求1所述的卧式高温光热催化反应设备，其特征在于：所述导光柱为高透光石英棒或者玻璃棒或者通光孔，两端为高洁净平面，利于光的导入和导出。
7.根据权利要求1所述的卧式高温光热催化反应设备，其特征在于：所述滑动结构，为整个设备的支撑结构，能够滑动的高温光热反应炉，能够方便的将石英反应管中的样品置于加热区中，并方便的在反应完成后移出。
CN201810045264.7A 2018-01-17 2018-01-17 一种卧式高温光热催化反应设备 Pending CN108261985A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810045264.7A CN108261985A (zh) 2018-01-17 2018-01-17 一种卧式高温光热催化反应设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810045264.7A CN108261985A (zh) 2018-01-17 2018-01-17 一种卧式高温光热催化反应设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108261985A true CN108261985A (zh) 2018-07-10

Family

ID=62775846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810045264.7A Pending CN108261985A (zh) 2018-01-17 2018-01-17 一种卧式高温光热催化反应设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108261985A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108722416A (zh) * 2018-08-13 2018-11-02 华北电力大学（保定） 一种光热协同催化剂及应用该催化剂的转化回收装置
CN110961039A (zh) * 2018-09-28 2020-04-07 铠柏科技有限公司 激光加热腔体系统
CN112246201A (zh) * 2020-09-21 2021-01-22 华中科技大学 一种双光束双通道光热催化反应设备

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997037936A1 (en) * 1996-04-11 1997-10-16 Rijksuniversiteit Groningen A photocatalytic reactor for water purification and use thereof
JP2003024748A (ja) * 2001-07-16 2003-01-28 Canon Electronics Inc 光触媒性反応装置
KR20030049291A (ko) * 2001-12-14 2003-06-25 엘지건설 주식회사 쉘 앤드 튜브형 광촉매 분해용 반응기
CN2885404Y (zh) * 2004-12-24 2007-04-04 中国科学院成都有机化学有限公司 一种移动床反应器
WO2009144764A2 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 Universita' Degli Studi Di Salerno Photocatalytic fluidized bed reactor with high illumination efficiency for photocatalytic oxidation processes
FR2936723A1 (fr) * 2008-10-07 2010-04-09 Inst Francais Du Petrole Enceinte reactionnelle favorisant l'echange de chaleur entre les reacteurs et les gaz produits
CN102503817A (zh) * 2011-03-10 2012-06-20 中国科学院福建物质结构研究所 光–热协同催化技术及其在一氧化碳催化偶联上的应用
CN102921364A (zh) * 2012-11-14 2013-02-13 天津市先权工贸发展有限公司 流化床光热反应器
CN203216914U (zh) * 2013-01-05 2013-09-25 江南大学 一种多用途光催化性能评价装置
CN103913539A (zh) * 2013-01-05 2014-07-09 江南大学 一种多用途光催化性能评价装置
CN204656520U (zh) * 2015-04-10 2015-09-23 天津市先权工贸发展有限公司 一种光热反应器
CN208130998U (zh) * 2018-01-17 2018-11-23 天津中环电炉股份有限公司 一种卧式高温光热催化反应设备

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997037936A1 (en) * 1996-04-11 1997-10-16 Rijksuniversiteit Groningen A photocatalytic reactor for water purification and use thereof
JP2003024748A (ja) * 2001-07-16 2003-01-28 Canon Electronics Inc 光触媒性反応装置
KR20030049291A (ko) * 2001-12-14 2003-06-25 엘지건설 주식회사 쉘 앤드 튜브형 광촉매 분해용 반응기
CN2885404Y (zh) * 2004-12-24 2007-04-04 中国科学院成都有机化学有限公司 一种移动床反应器
WO2009144764A2 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 Universita' Degli Studi Di Salerno Photocatalytic fluidized bed reactor with high illumination efficiency for photocatalytic oxidation processes
FR2936723A1 (fr) * 2008-10-07 2010-04-09 Inst Francais Du Petrole Enceinte reactionnelle favorisant l'echange de chaleur entre les reacteurs et les gaz produits
CN102503817A (zh) * 2011-03-10 2012-06-20 中国科学院福建物质结构研究所 光–热协同催化技术及其在一氧化碳催化偶联上的应用
CN102921364A (zh) * 2012-11-14 2013-02-13 天津市先权工贸发展有限公司 流化床光热反应器
CN203216914U (zh) * 2013-01-05 2013-09-25 江南大学 一种多用途光催化性能评价装置
CN103913539A (zh) * 2013-01-05 2014-07-09 江南大学 一种多用途光催化性能评价装置
CN204656520U (zh) * 2015-04-10 2015-09-23 天津市先权工贸发展有限公司 一种光热反应器
CN208130998U (zh) * 2018-01-17 2018-11-23 天津中环电炉股份有限公司 一种卧式高温光热催化反应设备

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108722416A (zh) * 2018-08-13 2018-11-02 华北电力大学（保定） 一种光热协同催化剂及应用该催化剂的转化回收装置
CN108722416B (zh) * 2018-08-13 2021-04-09 华北电力大学（保定） 一种光热协同催化剂及应用该催化剂的转化回收装置
CN110961039A (zh) * 2018-09-28 2020-04-07 铠柏科技有限公司 激光加热腔体系统
CN112246201A (zh) * 2020-09-21 2021-01-22 华中科技大学 一种双光束双通道光热催化反应设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108261985A (zh) 一种卧式高温光热催化反应设备
CN208066339U (zh) 一种高温光热催化反应装置
Fan et al. Recent developments in photothermal reactors with understanding on the role of light/heat for CO2 hydrogenation to fuels: A review
CN104016825B (zh) 一种利用太阳光和光热催化剂直接转化二氧化碳制备有机燃料的技术
Wang et al. CO2 footprint of thermal versus photothermal CO2 catalysis
CN203830004U (zh) 一种光源可调节反应液可恒温的多功能光催化反应器
CN102580651B (zh) 二氧化钛光催化微反应器
CN208066337U (zh) 一种高温光热催化反应设备
CN104028188A (zh) 紫外光微通道反应器
CN208130998U (zh) 一种卧式高温光热催化反应设备
CN109331654A (zh) 一种有机废气光催化氧化装置
CN108404819A (zh) 一种光热协同气固相催化反应装置及其应用
CN103738918A (zh) 一种基于光热协同利用的太阳能甲烷重整反应器
CN110354765A (zh) 用于二氧化碳加氢甲烷化反应的光热固定床反应实验装置及方法
CN201223794Y (zh) 多功能光化学反应器
CN2925597Y (zh) 一种新型多功能光催化反应器
CN110652951A (zh) 一种光催化管式反应器
CN106830171A (zh) 一种聚光强化型太阳能光催化反应器
CN116761784A (zh) 光反应器组件
CN106111100A (zh) 一种中空活性碳纤维/二氧化钛纳米复合光催化剂的制备方法
CN104163465A (zh) 光膜集成水处理装置
JP7008426B2 (ja) 燃料の部分酸化のための方法、及びその方法を適用するための装置
CN205782120U (zh) 一种用于光催化反应的led灯管
Schuurmans et al. Solar‐Driven Continuous CO2 Reduction to CO and CH4 using Heterogeneous Photothermal Catalysts: Recent Progress and Remaining Challenges
Vicentini et al. Photocatalytic water splitting with noble‐metal free cocatalysts for a comprehensive study of two nonidentical photoreactors designs

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination