CN220251806U - 一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，包括有反应瓶、瓶帽，瓶帽上安装有取样管和至少两个电极柱，电极柱的上端穿出瓶帽用于连接外电路，电极柱的下端位于反应瓶内，电极柱的下端通过导电夹连接有电极片，取样管上端穿出瓶帽连接有帽体，取样管下端位于反应瓶内，反应瓶侧部构造有至少两个支管，支管上安装有阀门。本反应池结构简单，能够进行常量或微量实验，同时使液体反应物的加入或中间产物的取出方便，且还解决了一些实验因药品对水养敏感需要惰性气体保护和反应跟踪取样的难题，实现了反应产物气体的排出与收集的同时可在线GC‑MS联用，提高了实验效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及涉及检测装置技术领域，尤其涉及一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池。
背景技术
随着能源需求的不断增加和人们对环境问题的日益关注，能源在生产和人类活动中的高效利用正成为一个紧迫的全球性问题， 近年来，光催化、电催化及光电/电光催化受到极大关注，成为促进化学反应的强有力的策略，具有反应效率高、绿色友好可持续、反应条件温和及选择性好等优点，并在催化、材料、环境、有机合成等领域展现了其巨大应用价值，到目前为止，基于半导体的光催化和光电催化/光电化学(PEC)系统已经被开发出来进行太阳能驱动的反应用于各种应用，如：水分解制氢CO2还原为低碳燃料、氮固定NH3以及废水中有机污染物的分解等， 在未来的研究中，通过合成新型光电催化剂、设计适用于光/电或光电催化反应的反应池来实现传统化学难以进行或者无法进行的化学转化是未来研究重点之一，设计搭建适用于光电联用反应的反应器，同时对流动光电化学体系进行优化使工业化合成成为可能，通过与自动纯化和表征设备的联用，积极开发人工智能在光电催化反应中的应用，来实现光电催化反应的自动化，积极促进光电化学的工业化研究。
光电化学反应池一般主要包含四个部分：工作电极、对电极、参比电极、电解液。常见的光电催化反应池有光阳极光电催化反应池、光阴极光电催化反应池、串联光电催化反应池， 然而，针对当前市售的光化学或电化学反应池的局限，如何实现对反应的绝水绝氧并惰性气体保护、单独光/电或光电联合、多电极切换、微量与常量通用、实时TLC跟踪取样、气相生成物在线监测、产物连续流动制备等等，研究一种能通用型可用于光/电或光电催化反应的反应池显得尤为必要。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足，提供一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池。
为达到上述目的本实用新型采用了以下技术方案：
一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，包括有反应瓶、瓶帽，所述瓶帽安装于反应瓶的上端口，所述瓶帽上安装有取样管和至少两个电极柱，所述电极柱的上端穿出瓶帽用于连接外电路，所述电极柱的下端位于反应瓶内，所述电极柱的下端通过导电夹连接有电极片，所述取样管上端穿出瓶帽连接有帽体，所述取样管下端位于反应瓶内，所述反应瓶侧部构造有至少两个支管，所述支管上安装有阀门。
作为上述方案的进一步改进，所述瓶帽上构造有用于安装取样管的第一管孔以及用于安装电极柱的第二管孔，所述第一管孔和第二管孔上端口内分别设置有第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈和第二密封圈分别用于固定取样管和电极柱。
作为上述方案的进一步改进，所述电极柱和取样管上共同连接有隔板，所述隔板上构造有可供电极柱和取样管穿过的第一开孔，所述电极柱和/或取样管上装有固定隔板位置的固定件。
作为上述方案的进一步改进，所述电极柱包括有外壳体，所述外壳体内设置有铜导杆；所述导电夹包括有固定挡片、活动挡片和固定螺栓，所述固定挡片与外壳体一体设置，所述固定挡片和活动挡片上均构造有用于连接固定螺栓的螺孔，所述固定挡片与活动挡片相对的一面设置有铜导片，所述铜导片的上端与铜导杆连接，所述铜导片上构造有供固定螺栓通过的第二开孔。
作为上述方案的进一步改进，所述电极片包括有工作电极片和对电极片，所述电极柱为两根，其中一根电极柱通过导电夹固定工作电极片，另一根电极柱通过导电夹固定对电极片。
作为上述方案的进一步改进，所述电极片包括有工作电极片、对电极片以及参比电极，所述电极柱为三根，其中一根电极柱通过导电夹固定工作电极片，另一根电极柱通过导电夹固定对电极片，第三根电极柱导电夹固定参比电极。
作为上述方案的进一步改进，所述取样管穿出瓶帽的一端构造有阻挡片；所述帽体为橡胶套。作为上述方案的进一步改进，所述瓶帽与反应瓶采用插接或螺纹连接，所述瓶帽下端设置有第三密封圈；所述阀门为玻璃活塞，所述反应瓶内底部设置有磁力搅拌子。
作为上述方案的进一步改进，所述固定件为橡胶圈，所述固定件设置至少两个，所述固定件位于隔板下方。
与现有技术相比本实用新型具有以下优点：
1.本实用新型提供的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，本反应池结构简单，操作方便；可进行常量或微量实验，液体反应物的加入或中间产物的取出方便，同时解决了一些实验因药品对水养敏感需要惰性气体保护和反应跟踪取样的难题，实现了反应产物气体的排出与收集并可在线GC-MS联用，还可与蠕动泵相连方便的应用在流动制备型的光/电或光电化学反应有效的提高了实用性能。
2. 本实用新型中具有阀门和支管的反应瓶与瓶帽组成密封体系，两个电极柱分别通过导电夹具固定工作电极片和对电极片，与外电路连接组成两电极体系（或再与参比电极组成三电极体系），电极柱、取样管或参比电极浸没在反应物或电解液的反应池内，瓶底加一磁力搅拌子用于均匀搅拌，通过一个或多个隔板相互隔开防止短路，电极柱与外电路或电化学工作站很好的配合使用，施以偏压或较准确的控制工作电极的电位。
3．本实用新型提供的具有支管的反应瓶主要用于光/电或光电化学反应，瓶体大小可根据反应量的大小调整为常量或微量，方便用于制备型反应或催化型反应的选择。具有两个装有阀门的支管，支管之一主要用于反应池内气体置换为惰性气体解决空气或水蒸气对反应的影响，用以实现部分反应绝水绝氧需求。另一个支管主要用于反应中生成气体的收集、排出及在线检测，同时实现反应生成气体与体系及时分离避免反应池内憋压影响反应正向进行，防止反应不断产生的气体造成反应瓶压力过大（例如：支管可与气球连接用于收集气体和防止憋压）；支管也可与GC-MS连接用于反应生成气的在线检测。此外，对于流动制备型的光/电或光电化学反应而言，反应瓶的两个支管也可以作为原料进口和产物出口与蠕动泵相连形成流动体系。
4. 瓶帽下端具有第三密封圈，其第一管孔（201）和第二管孔（202）上也设置有密封圈，能够进一步保证体系密封性的同时，方便取样管和电极柱的安装。
5. 电极柱能够用于固定和连接工作电极或对电极片，并保持电极片与外电路连接良好，且电极柱能与第二管孔以及第二密封圈形成良好的固定和密封。
6. 隔板可置于反应瓶内，隔板与瓶帽开一致的孔用于电极间或与取样管保持相应的距离，可设置一个或多个隔板用以保证电极与电极或与取样管之间相应固定的位置。
7. 通过取样管的设置，能够方便移取反应中间物用于跟踪监测反应的进行，或随时向反应瓶中加入反应物同时可保持与隔绝空气，还可用于通入惰性气体对反应瓶内液体进行除氧，帽体可以为橡胶材质，方便取样注射器针头的插入，且取样管与第一管孔及第一密封圈能够形成良好的固定和密封。
8. 所述的反应瓶体底部具有平面用于放置磁力搅拌子，通过搅拌器带动搅拌子对反应进行搅拌。
附图说明
图1 为本实用新型的结构示意图；
图2 为本实用新型中瓶帽的结构示意图；
图3 为本实用新型中第三密封圈的结构示意图；
图4 为本实用新型中电极柱的结构示意图。
图中：反应瓶1、瓶帽2、第一管孔201、第二管孔202、取样管3、电极柱4、外壳体401、铜导杆402、导电夹5、固定挡片501、活动挡片502、固定螺栓503、电极片6、帽体7、支管8、阀门9、第一密封圈10、第二密封圈11、隔板12、固定件13、铜导片14、阻挡片15、第三密封圈16、搅拌子17。
实施方式
为了进一步阐述本实用新型的技术方案，在上述实用新型内容所记载的保护范围内，下面我们通过选取最优的实施例对本实用新型的具体实施方式进一步说明。
如图1-图4所示，本实用新型提供的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，包括有反应瓶1、瓶帽2，瓶帽2安装于反应瓶1的上端口，瓶帽2上安装有取样管3和至少两个电极柱4，电极柱4的上端穿出瓶帽2用于连接外电路，电极柱4的下端位于反应瓶1内，电极柱4的下端通过导电夹5连接有电极片6，取样管3上端穿出瓶帽2连接有帽体7，取样管3下端位于反应瓶1内，反应瓶1侧部构造有至少两个支管8，支管8上安装有阀门9。
具体的，反应瓶1瓶体材质为石英玻璃，保证透光良好，保证反应对光的吸收，瓶体大小可根据反应量的大小决定，瓶帽2可为聚四氟乙烯材质，上构造有用于安装取样管3的第一管孔201以及用于安装电极柱4的第二管孔202，第一管孔201和第二管孔202上端口内分别设置有第一密封圈10和第二密封圈11，第一密封圈10和第二密封圈11分别用于固定取样管3和电极柱4。第一管孔201和第二管孔202的大小可根据实际需要设置，第二管孔202的数量可根据电极体系决定，孔与孔的距离可根据需要而定，第一密封圈10和第二密封圈11提高密封性的同时，对电极柱4和取样管3进行固定，瓶帽2上构造有容纳密封圈的凹槽，取样管3可以是金属或聚四氟乙烯材质。
具体的，电极柱4包括有外壳体401，外壳体401内设置有铜导杆402，外壳体401可为聚四氟乙烯材质；导电夹5包括有固定挡片501、活动挡片502和固定螺栓503，三者也可为聚四氟乙烯材质，固定挡片501与外壳体401一体设置，固定挡片501和活动挡片502上均构造有用于连接固定螺栓503的螺孔，固定挡片501与活动挡片502相对的一面设置有铜导片14，铜导片14的上端与铜导杆402连接，铜导片14上构造有供固定螺栓503通过的第二开孔。铜导片14与铜导杆402始终连接，保持电极片与外电路连接良好，活动挡片502的可拆卸设计，能够安装固定不同厚度的电极片。
进一步的，工作电极片可与对电极片组成双电极反应体系：电极片6包括有工作电极片和对电极片，电极柱4为两根，其中一根电极柱4通过导电夹5固定工作电极片，另一根电极柱4通过导电夹5固定对电极片；工作电极片可与对电极片和参比电极组成三电极反应体系：电极片6包括有工作电极片、对电极片以及参比电极，电极柱4为三根，其中一根电极柱4通过导电夹5固定工作电极片，另一根电极柱4通过导电夹5固定对电极片，第三根电极柱4导电夹5固定参比电极。工作电极、对电极片和参比电极的大小和材质可根据需要而定，大小可以是正方形也可以为长方形1cm*1cm*、2cm*1cm*，工作电极和对电极片的材质可以是金属片，也可以是涂有或沉积好电极材料的碳纸、金属网等。
本实用新型具备进行两电极或三电极体系或更多电极体系的光/电或光电化学反应的、气氛保护、实时取样或加入、流动制备、在线监测等优点。
进一步的改进，电极柱4和取样管3上共同连接有至少一个隔板12，隔板12可为聚四氟乙烯材质，隔板12上构造有可供电极柱4和取样管3穿过的第一开孔，电极柱4和/或取样管3上装有固定隔板12位置的固定件13，固定件13为橡胶圈，固定件13设置至少两个，固定件13位于隔板12下方。隔板12可置于反应瓶1内，隔板12与瓶帽2开一致的孔用于电极柱4间或与取样管3保持相应的距离，隔板12可根据需要设置一个或多个，保证电极柱4间或与取样管3之间相应固定的位置，固定件13至少两个，可套设于两个电极柱4上或者一个套在电极柱4一个套在取样管3上，其位于隔板12下方，能够起到支撑作用，避免隔板12下滑；此外，固定件13也两两一组，通过夹持方式对隔板12进行固定，避免隔板12的移动。
进一步的改进，取样管3穿出瓶帽2的一端构造有阻挡片15；帽体7为橡胶套，当取样注射器针头插拔取样后，橡胶材质的帽体7能够实现自封闭，保证装置的密封性，阻挡片15则可在操作者向下插入注射器针头时起到支撑作用。
进一步的改进，瓶帽2与反应瓶1采用插接或螺纹连接，瓶帽2下端设置有第三密封圈16；阀门9为玻璃活塞，反应瓶1内底部设置有磁力搅拌子17，反应瓶1底部边缘圆角过度，同时中部供磁力搅拌子17转动搅拌的平面，瓶帽2可以为“T”型结构，当瓶帽2与反应瓶1采用螺纹连接时，瓶帽2下端可设置为外螺纹结构，反应瓶1的瓶口构造有与之对应的内螺纹，第三密封圈16的设置能够进一步提高装置的密封性。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，其特征在于：包括有反应瓶（1）、瓶帽（2），所述瓶帽（2）安装于反应瓶（1）的上端口，所述瓶帽（2）上安装有取样管（3）和至少两个电极柱（4），所述电极柱（4）的上端穿出瓶帽（2）用于连接外电路，所述电极柱（4）的下端位于反应瓶（1）内，所述电极柱（4）的下端通过导电夹（5）连接有电极片（6），所述取样管（3）上端穿出瓶帽（2）连接有帽体（7），所述取样管（3）下端位于反应瓶（1）内，所述反应瓶（1）侧部构造有至少两个支管（8），所述支管（8）上安装有阀门（9）。
2.根据权利要求1所述的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，其特征在于：所述瓶帽（2）上构造有用于安装取样管（3）的第一管孔（201）以及用于安装电极柱（4）的第二管孔（202），所述第一管孔（201）和第二管孔（202）上端口内分别设置有第一密封圈（10）和第二密封圈（11），所述第一密封圈（10）和第二密封圈（11）分别用于固定取样管（3）和电极柱（4）。
3.根据权利要求1所述的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，其特征在于：所述电极柱（4）和取样管（3）上共同连接有至少一个隔板（12），所述隔板（12）上构造有可供电极柱（4）和取样管（3）穿过的第一开孔，所述电极柱（4）和/或取样管（3）上装有固定隔板（12）位置的固定件（13）。
4.根据权利要求1所述的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，其特征在于：所述电极柱（4）包括有外壳体（401），所述外壳体（401）内设置有铜导杆（402）；所述导电夹（5）包括有固定挡片（501）、活动挡片（502）和固定螺栓（503），所述固定挡片（501）与外壳体（401）一体设置，所述固定挡片（501）和活动挡片（502）上均构造有用于连接固定螺栓（503）的螺孔，所述固定挡片（501）与活动挡片（502）相对的一面设置有铜导片（14），所述铜导片（14）的上端与铜导杆（402）连接，所述铜导片（14）上构造有供固定螺栓（503）通过的第二开孔。
5.根据权利要求1所述的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，其特征在于：所述电极片（6）包括有工作电极片和对电极片，所述电极柱（4）为两根，其中一根电极柱（4）通过导电夹（5）固定工作电极片，另一根电极柱（4）通过导电夹（5）固定对电极片。
6.根据权利要求1所述的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，其特征在于：所述电极片（6）包括有工作电极片、对电极片以及参比电极，所述电极柱（4）为三根，其中一根电极柱（4）通过导电夹（5）固定工作电极片，另一根电极柱（4）通过导电夹（5）固定对电极片，第三根电极柱（4）导电夹（5）固定参比电极。
7.根据权利要求1所述的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，其特征在于：所述取样管（3）穿出瓶帽（2）的一端构造有阻挡片（15）；所述帽体（7）为橡胶套。
8.根据权利要求1所述的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，其特征在于：所述瓶帽（2）与反应瓶（1）采用插接或螺纹连接，所述瓶帽（2）下端设置有第三密封圈（16）；所述阀门（9）为玻璃活塞，所述反应瓶（1）内底部设置有磁力搅拌子（17）。
9.根据权利要求3所述的一种用于光/电或光电催化反应的化学反应池，其特征在于：所述固定件（13）为橡胶圈，所述固定件（13）设置至少两个，所述固定件（13）位于隔板（12）下方。
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