CN114602398B - 用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘 - Google Patents

用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，能够产生大面积的摩擦接触面，促使大量半导体粉料高效地进行摩擦催化。本发明所提供的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，能够对反应容器中的半导体粉料进行摩擦产生催化效应，其特征在于，包括：摩擦盘，底面为圆盘状，采用能与半导体粉料进行摩擦产生催化效应的摩擦材料制成，并且底面积与反应容器的底面积相匹配；磁力构件，设置在摩擦盘上，能够在外部磁力搅拌机作用下带动摩擦盘进行旋转；以及连接层，将磁力构件与摩擦盘固定相连。

Description

用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘
技术领域
本发明属于摩擦催化领域，具体涉及一种用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘。
背景技术
机械能是自然界中一种丰富的清洁能源，如果能够将其应用于环境治理、清洁能源的制造将具有重要意义。近年来出现了一种摩擦催化的方法，半导体粉料通过与有机材料摩擦的方法吸收机械能，将其用于多种化学反应。
半导体粉料如何与有机材料形成有效摩擦，是摩擦催化获得有效应用的关键。迄今人们主要采用磁力搅拌，使半导体粉料与磁力搅拌棒产生摩擦。
但磁力搅拌棒是为搅拌而设计的，应用于摩擦催化的效果并不好。具体来说，半导体粉料在搅拌过程中绝大部分都可在液体中自由运动，只有处于磁力搅拌棒与容器接触部分的粉料才能因运动受限与磁力搅拌棒形成有效摩擦。而搅拌棒的形状使该接触部分的面积很小，只有很少的粉料能通过摩擦吸收机械能产生摩擦催化。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，能够产生大面积的摩擦接触面，促使大量半导体粉料高效地进行摩擦催化。
本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：
本发明提供一种用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，能够对反应容器中的半导体粉料进行摩擦产生催化效应，其特征在于，包括：摩擦盘，底面为圆盘状，采用能与半导体粉料进行摩擦产生摩擦催化效应的摩擦材料制成，并且底面积与反应容器的底面积相匹配；磁力构件，设置在摩擦盘上，能够在外部磁力搅拌机作用下带动摩擦盘进行旋转；以及连接层，将磁力构件与摩擦盘固定相连。
优选地，本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，还可以具有这样的特征：摩擦盘的底面积至少为反应容器底面积的1/3。
优选地，本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，还可以具有这样的特征：摩擦盘的底面积为反应容器底面积的1/2～3/4。
优选地，本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，还可以具有这样的特征：摩擦盘采用特氟龙、PVC或PDMS制成。
优选地，本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，还可以包括：防水封装层，包裹封装磁力构件，其中，连接层连接防水封装层与摩擦盘。
优选地，本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，还可以具有这样的特征：防水封装层采用AB胶制成。
优选地，本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，还可以具有这样的特征：防水封装层为透明结构。
优选地，本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，还可以具有这样的特征：磁力构件为多个辐射状排列的仅具有磁芯的磁力转子。
优选地，本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，还可以具有这样的特征：连接层底面设有锁合件，摩擦盘顶部设有与嵌入件相匹配的锁紧槽，连接层与摩擦盘通过锁合件和锁紧槽实现可拆卸相连。
优选地，本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，还可以具有这样的特征：摩擦盘、连接层、磁力构件至下而上依次设置，并且磁力转盘的重心位于摩擦盘，这样可以保证在工作过程中摩擦盘底面正对容器底部。
发明的作用与效果
本发明所提供的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘，由于摩擦盘底面为圆盘状，采用能与半导体粉料进行摩擦产生催化效应的摩擦材料制成，并且底面积与反应容器的底面积相匹配，磁力构件能够在外部磁力搅拌机作用下带动摩擦盘进行旋转，因此，在例如磁力搅拌器的外加磁场作用下，磁力构件能够带动摩擦盘旋转，摩擦盘底面与容器的底部形成一个大的接触面，在转动过程中使得大量的半导体粉料处于该接触面内，并在摩擦盘与容器的底部之间得到充分、有效地摩擦，通过摩擦使氧化物半导体获得能量产生电子-空穴对的激发，从而快速催化各种化学反应。
附图说明
图1是本发明实施例涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘的结构示意图；
图2是本发明实施例涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘的剖视图；
图3是本发明实施例涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘的俯视图；
图4是本发明实施例涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘的实物图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘作详细阐述。
<实施例一>
如图1至4所示，用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘10包括摩擦盘11、磁力构件12、防水封装层13以及连接层14。
摩擦盘11采用能与半导体粉料进行摩擦产生催化效应的摩擦材料制成，底面为圆盘状，并且底面积与反应容器的底面积相匹配。本实施例中，摩擦盘11采用特氟龙制成，氢气底面积为反应容器底面积的1/2。
磁力构件12设置在摩擦盘11上，能够在外部磁力搅拌机作用下带动摩擦盘11进行旋转。本实施例中，采用的磁力构件12为四个围绕摩擦盘11的轴线呈辐射状排列的仅具有磁芯的磁力转子12a。
防水封装层13用于密封包裹住磁力构件12。本实施例中，防水封装层13采用AB胶制成，为全透明结构。
连接层14用于将防水封装层13与摩擦盘11固定相连。本实施例中，连接层14为防水胶黏剂形成，上表面与防水封装层13胶黏固定，下表面与摩擦盘11胶黏固定。
在磁力转盘10中，摩擦盘11、连接层14、磁力构件12至下而上依次设置，并且磁力转盘的重心位于摩擦盘11，保证工作时摩擦盘的底面始终正对容器底部。
以上是本实施例一所涉及的磁力转盘10的具体结构，下面通过实施例二至四对采用该磁力转盘10进行不同摩擦催化反应的具体情况进行说明。
<实施例二>
以市售的100mL平底石英反应器为反应容器，加入市售乃欧公司的5纳米的二氧化钛纳米粉1.5克，加入50毫升的0.0001M的醋酸溶液。在该容器中加入磁力转盘10，用夹具将整个装置密封，以每分钟500转的速度进行磁力转动，期间遮光，恒定室温25℃。
定时抽取容器中的气体样本，通过气相色谱来测量样本中还原性气体的浓度。结果表明，经过30小时的搅拌，甲烷浓度为2.69ppm，一氧化碳浓度为20.81ppm,氢气浓度22.0ppm。
<实施例三>
以市售的光催化材料P25(二氧化钛纳米粉)300毫克，加入30毫升的罗丹明B溶液(浓度为50mg/L)中，烧杯为容积为50毫升。在烧杯中加入磁力转盘10，以每分钟500转的速度进行磁力转动。期间遮光，恒温25℃。
通过测量吸收光谱来分析罗丹明B的浓度变化。结果表明，经过五小时的搅拌，罗丹明B的降解率达到95％以上。
<实施例四>
以市售的100mL平底石英反应器为反应容器，加入市售的乃欧公司的50纳米的二氧化钛纳米粉1.5克，加入50毫升的氯化钠溶液(浓度为0.1mol/L)。在该容器中加入磁力转盘10，并充入高纯二氧化碳气体(99.999％)鼓泡5分钟，最后用夹具将整个装置密封，以每分钟500转的速度进行磁力转动，期间遮光，恒定室温25℃。
定时抽取容器中的气体样本，通过气相色谱来测量样本中还原性气体的浓度。结果表明，经过30小时的搅拌，甲烷浓度为3.16ppm，一氧化碳浓度为7.56ppm,氢气浓度69.9ppm。
上述实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的用于半导体粉料摩擦催化的磁力转盘及其所获得的有益效果并不仅仅限于在以上实施例中的描述，而是以权利要求所限定的范围及作用效果部分的描述为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明所要求保护的范围内。

Claims (6)

1.采用磁力转盘对反应容器中的半导体粉料进行摩擦催化的方法，其特征在于：
在反应容器中，加入50纳米的二氧化钛纳米粉1.5克，加入浓度为0.1mol/L、50毫升的氯化钠溶液；在该反应容器中加入所述磁力转盘，并充入高纯二氧化碳气体鼓泡5分钟，用夹具将整个装置密封，以每分钟500转的速度进行磁力转动，期间遮光，恒定室温25℃；
其中，经过30小时的搅拌，抽取容器中的气体样本，甲烷浓度为3.16ppm，一氧化碳浓度为7.56ppm，氢气浓度69.9ppm；
所述磁力转盘包括：摩擦盘，底面为圆盘状，采用能与半导体粉料进行摩擦产生摩擦催化效应的摩擦材料制成，并且底面积与所述反应容器的底面积相匹配；磁力构件，设置在所述摩擦盘上，能够在外部磁力搅拌机作用下带动所述摩擦盘进行旋转；以及连接层，将所述磁力构件与所述摩擦盘固定相连；
所述摩擦盘的底面积为所述反应容器底面积的1/2~3/4；所述摩擦盘、所述连接层、所述磁力构件至下而上依次设置，并且所述磁力转盘的重心位于所述摩擦盘；
所述磁力构件为多个辐射状排列的仅具有磁芯的磁力转子；所述连接层底面设有锁合件，所述摩擦盘顶部设有与所述锁合件相匹配的锁紧槽，所述连接层与所述摩擦盘通过所述锁合件和所述锁紧槽实现可拆卸相连。
2.采用磁力转盘对反应容器中的半导体粉料进行摩擦催化的方法，其特征在于：
在反应容器中加入5纳米的二氧化钛纳米粉1.5克，加入50毫升的0.0001M的醋酸溶液；在该反应容器中加入磁力转盘，并用夹具将整个装置密封，以每分钟500转的速度进行磁力转动，期间遮光，恒定室温25℃；
其中，经过30小时的搅拌，抽取容器中的气体样本，甲烷浓度为2.69ppm，一氧化碳浓度为20.81ppm，氢气浓度22.0ppm；
所述磁力转盘包括：摩擦盘，底面为圆盘状，采用能与半导体粉料进行摩擦产生摩擦催化效应的摩擦材料制成，并且底面积与所述反应容器的底面积相匹配；磁力构件，设置在所述摩擦盘上，能够在外部磁力搅拌机作用下带动所述摩擦盘进行旋转；以及连接层，将所述磁力构件与所述摩擦盘固定相连；
所述摩擦盘的底面积为所述反应容器底面积的1/2~3/4；所述摩擦盘、所述连接层、所述磁力构件至下而上依次设置，并且所述磁力转盘的重心位于所述摩擦盘；
所述磁力构件为多个辐射状排列的仅具有磁芯的磁力转子；所述连接层底面设有锁合件，所述摩擦盘顶部设有与所述锁合件相匹配的锁紧槽，所述连接层与所述摩擦盘通过所述锁合件和所述锁紧槽实现可拆卸相连。
3.根据权利要求1或2所述的采用磁力转盘对反应容器中的半导体粉料进行摩擦催化的方法，其特征在于：
其中，所述摩擦盘采用特氟龙、PVC或PDMS制成。
4.根据权利要求1或2所述的采用磁力转盘对反应容器中的半导体粉料进行摩擦催化的方法，其特征在于，还包括：
防水封装层，包裹封装所述磁力构件，
其中，所述连接层连接所述防水封装层与所述摩擦盘。
5.根据权利要求4所述的采用磁力转盘对反应容器中的半导体粉料进行摩擦催化的方法，其特征在于：
其中，所述防水封装层采用AB胶制成。
6.根据权利要求4所述的采用磁力转盘对反应容器中的半导体粉料进行摩擦催化的方法，其特征在于：
其中，所述防水封装层为透明结构。
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