CN219051285U - 一种多效应耦合光催化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多效应耦合光催化反应器，其结构主要包括反应器主体、第一透光窗体、第二透光窗体和压电/热释电薄膜窗体；所述第一透光窗体、第二透光窗体以及压电/热释电薄膜窗体均配置为与所述反应器主体可拆卸连接；所述第一透光窗体用于提供顶光式辐照，所述第二透光窗体用于提供侧光式辐照；所述压电/热释电薄膜窗体用于连接外部机械或温控装置产生压电效应/热释电效应；该多效应耦合光催化反应器可实现压电、热电等多物理效应耦合光催化研究；同时允许顶照、侧照式光催化，提高光能利用率。

Description

一种多效应耦合光催化反应器

技术领域

本实用新型涉及催化反应器技术领域，具体涉及一种多效应耦合光催化反应器。

背景技术

现有光催化反应器可操作的实验变量仅有光照和通气，只能满足静态下的光催化实验，没有考虑到研究中光催化材料多种物理效应耦合的实验需求；例如探索对压电效应、热释电效应对光催化效率的影响，就需要反应器能够实现压力和温度等变量的有效外部控制。一般的光催化反应器因为缺乏变量控制手段，也难以对光催化剂进行高效控温、实时监测，无法实现热电光催化的研究。

实用新型内容

本发明提出一种多效应耦合光催化反应器，可安装压电/热电薄膜和提供侧部光照窗口，从而实现多物理效应耦合光催化研究；同时允许顶照、侧照式光催化，提高光能利用率。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种多效应耦合光催化反应器，包括：反应器主体、第一透光窗体、第二透光窗体和压电/热释电薄膜窗体。

所述反应器主体具有第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口位于反应器主体的顶面，所述第二开口和第三开口均位于所述反应器主体的侧面，所述第二透光窗体与所述压电/热释电薄膜窗体呈对称分布；

所述第一透光窗体配置为与所述反应器主体可拆卸连接，并盖住所述第一开口，第一透光窗体用于提供顶光式辐照；

所述第二透光窗体配置为与所述反应器主体可拆卸连接，并盖住所述第二开口，第二透光窗体用于提供侧光式辐照；以及

所述压电/热释电薄膜窗体配置为与所述反应器主体可拆卸连接，并盖住所述第三开口，压电/热释电薄膜窗体用于连接外部机械或温控装置产生压电效应/热释电效应。

本公开至少一实施例提供的多效应耦合光催化反应器中，所述反应器主体具有进气管、出气管、上取样管以及下取样管；

所述进气管和出气管分别设置在所述反应器主体的两侧，且所述进气管和出气管均与所述反应器主体为一体式设置；

所述进气管向内延伸至容器底部并开口；

所述上取样管呈向上倾斜设置，上取样管的中轴线与水平面的夹角为45°，与反应器主体连接部位的中心位置与进、出气管中轴线保持同一水平位置；

所述下取样管呈向上倾斜设置，下取样管的中轴线与水平面的夹角为45°，与反应器主体连接部位的中心位置与第二开口、第三开口的圆心保持同一水平位置，上取样管和下取样管末端均配置有橡胶密封盖；

本公开至少一实施例提供的多效应耦合光催化反应器中，反应器主体、第一透光窗体以及第二透光窗体的透光材料为熔融石英，压电/热释电薄膜窗体材料为压电或热释电薄膜。

本公开至少一实施例提供的多效应耦合光催化反应器中，还包含有：三个定位密封组件，分别用于将所述第一透光窗体、第二透光窗体和压电/热释电薄膜窗体可拆卸并密封地分别固定在所述第一开口、第二开口和第三开口处。

本公开至少一实施例提供的多效应耦合光催化反应器中，所述定位密封组件包含有：密封圈和链式夹。

本公开至少一实施例提供的多效应耦合光催化反应器中，所述进气管和出气管均配置有控制阀。

本实用新型的有益效果为：

反应器同时提供了顶光、侧光两种辐照方式，提出利用压电/热释电薄膜窗体作为反应器的侧壁，另一侧壁设置为透光窗体可以进行侧式辐照，从外部对材料薄膜施加可控机械力、或实时控温，从而有效利用压电/热电效应，促进光生载流子分离，提高光源利用率和光催化效率。解决了以往反应器结构中机械搅拌等对反应过程的影响以及反应器的损伤、无法实时控温的缺点，结构简单，制造方便，成本低，延长反应器使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种多效应耦合光催化反应器的剖面图。

图2为本实用新型一种多效应耦合光催化反应器的剖面图。

图中：

10、反应器主体；11、第一开口；12、第二开口；13、第三开口；14、进气管；15、出气管；16、取样管；17、密封盖；18、控制阀；

20、第一透光窗体；

30、第二透光窗体；

40、压电薄膜窗体；

50、定位密封组件；51、密封圈；52、链式夹。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例

如图1至2所示，一种多效应耦合光催化反应器，包括反应器主体10、第一透光窗体20、第二透光窗体30、压电薄膜窗体40和三个定位密封组件50。

反应器主体10具有第一开口11、第二开口12和第三开口13，第一开口11位于反应器主体10的顶面，第二开口12和第三开口13均位于反应器主体10的侧面。第一透光窗体20和第二透光窗体30均采用透光石英窗。反应器同时提供了顶照式和侧照式两种光源辐照方式，有效利用太阳光能，可供不同催化反应选择，灵活性好。

第一透光窗体20盖住第一开口11，第一透光窗体20用于利用太阳光能提供顶光式辐照。

第二透光窗体30盖住第二开口12，第二透光窗体30用于利用太阳光能提供侧光式辐照。

压电薄膜窗体40盖住第三开口13，压电薄膜窗体40用于连接外部机械产生压电效应。示例性地，压电薄膜窗体40的制作方式为：将压电材料制成厚度约为1-5mm的薄膜，将其裁剪成与窗体尺寸相匹配的形状，窗体选用透光石英窗，取一定量的光催化剂(如非金属等离子体氧化钨分散液、金属/半导体异质结等)均匀滴附在薄膜的一侧，浸润一段时间并充分干燥后，形成均匀稳定的光催化剂薄膜，将光催化剂薄膜贴附在窗体上，且将光催化剂薄膜含有催化剂的一侧设置为朝向反应器内部。

在本实施例中，反应器主体10具有进气管14、出气管15和取样管16，取样管16末端配置有密封盖17。使用者可以利用注射器通过取样管16定时取样，实时监测反应产物浓度，进行光催化反应分析，便捷性好。

通过配备有进气管14和出气管15，可实现抽真空和气体的输入输出。在使用时，通过进气管14通入反应气体如二氧化碳10-15分钟，同时将反应器主体10内空气排出。关闭进气管14和出气管15，二氧化碳分子与光催化剂薄膜表面接触，在顶、侧光辐照下进行催化反应，根据实验需求从反应器主体外部通过振动、超声辐射对光催化剂薄膜施加可控压力产生压电效应。

在本实施例中，第二透光窗体30与压电薄膜窗体40呈对称分布。

在本实施例中，三个定位密封组件50分别用于将第一透光窗体20、第二透光窗体30和压电薄膜窗体可拆卸并密封地分别固定在第一开口11、第二开口12和第三开口13处，保证第一透光窗体20、第二透光窗体30以及压电薄膜窗体40与反应器主体10的密封连接。

在本实施例中，定位密封组件50包含有：密封圈51和链式夹52。采用三套密封圈51和链式夹52分别将各个窗体与反应器主体10密封，连接稳定性高，便于薄膜的快速安装与替换，保证在机械外力作用下容器的密封性良好；链式夹在使用时应逐步旋紧，当链式夹开始贴合法兰时，慢慢试着旋转整个链式夹，当链式夹与法兰紧密贴合时，链式夹难以再继续旋转，通常将其夹紧到从侧面观察密封圈51发生形变即可。

在本实施例中，进气管14和出气管15均配置有控制阀18。

在本实施例中，取样管16呈向上倾斜设置，且取样管16的中轴线与水平面的夹角为45°

在本实施例中，进气管14和出气管15分别设置在反应器主体10的两侧，且进气管14和出气管15均与反应器主体10为一体式设置。

实施例2

本实施例公开一种多效应耦合光催化反应器，其与实施例1大致相同，不同点在于：压电薄膜窗体40替换成热释电薄膜窗体，热释电薄膜窗体用于连接温控装置产生热释电效应。

在本实施例中，第二透光窗体30与热释电薄膜窗体呈对称分布。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内；除非明确说明，否则本文中使用的任何元件、动作或指令都不应解释为关键或必要的。

Claims (4)

1.一种多效应耦合光催化反应器，其特征在于，包括：

反应器主体，具有第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口位于反应器主体的顶面，所述第二开口和第三开口均位于所述反应器主体的侧面；

第一透光窗体，配置为与所述反应器主体可拆卸连接，并盖住所述第一开口，所述第一透光窗体用于提供顶光式辐照；

第二透光窗体，配置为与所述反应器主体可拆卸连接，并盖住所述第二开口，所述第二透光窗体用于提供侧光式辐照；以及

压电/热释电薄膜窗体，配置为与所述反应器主体可拆卸连接，并盖住所述第三开口，所述压电/热释电薄膜窗体用于连接外部机械或温控装置产生压电效应/热释电效应；

其中，所述第二透光窗体与所述压电/热释电薄膜窗体呈对称分布。

2.根据权利要求1所述的一种多效应耦合光催化反应器，其特征在于，所述反应器主体具有进气管、出气管、上取样管以及下取样管；

所述进气管和出气管分别设置在所述反应器主体的两侧，且所述进气管和出气管均与所述反应器主体为一体式设置；

所述进气管向内延伸至所述反应器主体底部并开口；

所述上取样管呈向上倾斜设置，所述上取样管的中轴线与水平面的夹角为45°，所述上取样管与反应器主体连接部位的中心位置与进气管、出气管中轴线保持同一水平位置；

所述下取样管呈向上倾斜设置，所述下取样管的中轴线与水平面的夹角为45°，所述下取样管与反应器主体连接部位的中心位置与第二开口、第三开口的圆心保持同一水平位置，所述上取样管和下取样管末端配置有橡胶密封盖。

3.根据权利要求1所述的一种多效应耦合光催化反应器，其特征在于，所述反应器主体、第一透光窗体以及第二透光窗体的透光材料为熔融石英，所述压电/热释电薄膜窗体材料为压电或热释电薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种多效应耦合光催化反应器，其特征在于，还包含有：

三个定位密封组件，分别用于将所述第一透光窗体、第二透光窗体和压电/热释电薄膜窗体可拆卸并密封地分别固定在所述第一开口、第二开口和第三开口处；

所述可拆卸定位密封组件包含有密封圈以及链式夹。

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