CN203216914U - 一种多用途光催化性能评价装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多用途光催化评价装置，其可以进行光催化有机物降解反应以及二氧化碳转化反应性能的测试。本实用新型具有装置简单，操作方便，易于实现，多种用途，处理效率高，消耗费用低等优点。装置特征为：在光催化反应器3底部的表面皿6上填充光催化材料，利用真空泵1对光催化反应器3抽真空，气体瓶7内部装有反应气体(IPA或CO2)通过阀门4进入反应器3，利用阀门5实现反应器3内气体流出，可保持反应器3内的气体流通。然后关闭阀门5，光源2(氙灯，LED等)照射反应器3，进行光催化反应。密闭气体进样针9实现气体的转移，利用气相色谱仪8进行反应物和生成物的检测与分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及光催化材料的性能测试领域，尤其是一种光催化材料的有机物降解和二氧化碳转化为碳氢燃料的测试方法和装置。
背景技术
随着人类社会的不断发展，能源消耗需求的不断增加，煤、石油等化石能源将不可避免面临枯竭。目前，环境和能源问题已成为当今世界不可忽视的两大问题。近年来，大量工业和生活污水的排放加重了水体污染，有机物污染已成为影响人类生活的重要化学物质。这些化学物质大多含有致癌和诱变因子，严重威胁着人类的身体健康。因此，寻求一种高效的有机物处理方法也成为人们最关心的问题之一。
1972年，日本东京大学教授Fujishima和Honda发现TiO2单晶电极在光的作用下不仅可以分解水还可以分解其他物质，这一发现立刻受到人们的关注。太阳能作为一种无污染的可再生能源，在催化反应中尽情发挥其优势。光催化反应从此在环境治理和能源开发方面得到了普遍关注，关于光催化技术的研究开发成为国内外研究领域的一大热点。
光催化降解污染物有许多优点，它能有效的降解各类有机污染物而且完全没有二次污染。大部分光催化剂有很高的化学稳定性，无毒，催化效率高，在实现光催化处理有机物方面具有重要作用。
目前大多数的实用新型和研究关注于光催化材料本身，对光催化表征所需用到的装置关注的相对较少。目前用于表征光催化材料的科学仪器和装置大多价格较高，维护费用较高而且大多只能应用于单一的光催化反应，需要人工分析，消耗人力，仪器效率低。因此研究一种操作简便多用途的光催化材料的光催化表征方法和装置对促进光催化领域的发展具有非常重大的意义。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型专利提供了一种多用途光催化活性能评价评价装置。
本实用新型采用了如下技术方案：其特征在于，真空泵(1)和气体瓶(7)通过三通阀门(4)与光催化反应器(3)连通，光催化材料平铺于表面皿(6)后置于光催化反应器(3)内。所述的光源(2)为氙灯或者配有滤波片的氙灯、半导体发光二极管。所述的反应器(3)为体积是500-1000mL的石英玻璃反应器。所述的阀门(4)为气体三通阀门，可以分别选择连通真空泵(1)和反应器(3)，或者连通气体瓶(7)和反应器(3)的状态，气体管道为塑胶管或硅胶管。
本实用新型装具有结构简单，操作方便的特点，克服了反应器复杂、价格昂贵且反应单一等缺点。本实用新型装置既可以进行光催化降解有机物反应，也可以进行CO2转化反应。具有良好的应用价值。
附图说明
图1为本实用新型装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实例对本实用新型装置进行进一步说明：
(1)将光催化材料放入玻璃反应器中，关紧阀门使反应体系为密闭空间，利用快接头使阀门4接口与真空泵连接，利用真空泵抽出反应器中的气体使其成为真空状态，抽取时间为10-30min。
(2)在抽真空后，通过阀门4接口与气体瓶相接，避免混入空气。
(3)通入一段时间气体后打开阀门5，保证反应器内全部充满反应气体且能使气体流通。
(4)放置光源，使光线透入反应器照射到反应材料上，通过气相进样针取样，注入气相色谱仪中对生成物进行分析，得出结果。
实施案例1：CO2还原的光催化反应。
光催化反应器3，反应器正面透光窗口为滤波片石英材料，反应器内底部可放置小表面皿6(直径为4-6cm)，将活性评价用的光催化材料平铺于表面皿6，关紧阀门保证反应体系为密闭空间，利用三通阀门将4接口与真空泵1连接，使用真空泵1将反应器中的气体抽出使其成为真空状态，当反应系统处于已经真空的情况下，将阀门4接口与装有CO2的气体瓶相接，通入一段时间CO2气体后打开阀门5，使CO2布满整个反应器，再关闭阀门5，处于避光状态3～5个小时，使反应体系达到吸附脱附平衡状态。然后放置光源2，可以结合不同截止波长的滤波片使用，使输出的光源为不同的波段。光线透入反应器照射到表面皿6上的反应材料上，通过气相进样针9在装有进样垫的阀门5位置取样1mL，注入气相色谱议8中对生成物进行分析，得出结果。
实施案例2：IPA降解的光催化反应。
向玻璃反应器中放入IPA和光催化材料，关紧阀门保证反应体系为密闭空间，利用三通阀门将阀门4与真空泵1连接，使用真空泵1将反应器中的气体抽出使其成为真空状态，当反应系统处于真空的情况下，将阀门4接口与装有IPA的气体瓶相接，通入一段时间IPA气体后打开阀门5，使IPA布满整个反应器，再关闭阀门5，放置反应装置于避光处3～5个小时，使反应体系达到吸附脱附平衡状态。然后放置光源2，可以结合不同截止波长的滤波片使用，使输出的光源为不同的波段。使光线透入反应器照射到表面皿6上的反应材料上，通过气相进样针9在装有进样垫5的位置取样1mL，注入气相色谱议8中对生成物进行分析，得出结果。
Claims (4)
1.一种多用途光催化性能评价装置，其特征在于，真空泵(1)和气体瓶(7)通过三通阀门(4)与光催化反应器(3)连通，光催化材料平铺于表面皿(6)后置于光催化反应器(3)内。
2.根据权利要求1所述的光催化反应装置，其特征在于，所述的光源(2)为氙灯或者配有滤波片的氙灯、半导体发光二极管。
3.根据权利要求1所述的光催化反应装置，其特征在于，所述的反应器(3)为体积是500-1000mL的石英玻璃反应器。
4.根据权利要求1所述的光催化反应装置，其特征在于，所述的阀门(4)为气体三通阀门，可以分别选择连通真空泵(1)和反应器(3)，或者连通气体瓶(7)和反应器(3)的状态，气体管道为塑胶管或硅胶管。
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