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CN106556637A - 一种光电催化反应实验装置 - Google Patents

一种光电催化反应实验装置 Download PDF

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CN106556637A CN201611001326.1A CN201611001326A CN106556637A CN 106556637 A CN106556637 A CN 106556637A CN 201611001326 A CN201611001326 A CN 201611001326A CN 106556637 A CN106556637 A CN 106556637A
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photoelectric
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王平
杨姮妍
王现英
孙峰
李慧珺
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University of Shanghai for Science and Technology
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University of Shanghai for Science and Technology
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Abstract

根据本发明的光电催化反应实验装置，通过同时与电化学系统和气相色谱仪相连接，以在通过光电反应处理待处理气体时，能实现同步检测光电反应产生的光电流以及气态产物，其特征在于，包括：反应部，具有都使用石英材料制的成腔室和密封盖；进气部，设置在腔室上并与腔室相连通，用于将待处理气体引入到腔室的内部进行反应；排气部，设置在腔室上并与腔室相连通，用于将气态产物从腔室内引出到气相色谱仪进行检测；以及电极口部，具有分别设置在腔室的三个方向的侧壁上的参比电极口、对电极口以及工作电极口，参比电极口与对电极口相对设置，分别安装与电化学系统连接的参比电极柱、对电极柱以及工作电极柱。

Description

一种光电催化反应实验装置
技术领域
本发明涉及一种光电催化反应实验装置,特别涉及一种多功新型的光电催化反应实验装置。
背景技术
作为电化学研究和教学常用的测量设备，电化学工作站其内部具有数字信号发生器、数据采集系统、多级信号增益、电位电流信号滤波器、IR降补偿电路、恒电流仪、恒电位仪，可完成不同情况下对某些电化学参数的测控，在电化学测量中应用极为广泛。而气相色谱仪除用于定量和定性分析混合气体中各组成分外，还能测定样品在固定相上的分配系数、活度系数、分子量和比表面积等物理化学常数，因而在化工、环保、医药卫生领域应用很广。值得关注的是，作为实验室和科研机构常用的分析检测设备，电化学工作站和气相色谱仪都对实验环境要求极高，重复实验难度很大。
因而如何同时并且精确地测量光电流与光电催化气态产物数据，在光催化技术领域一直是一个比较棘手的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题而提出的，目的在于提供一种能同步检测光电催化反应产生的光电流以及气态产物的光电催化反应实验装置。
本发明采用了以下技术方案：
一种光电催化反应实验装置，通过分别与电化学系统和气相色谱仪相连接，用于进行光电反应处理待处理气体并同步检测光电反应产生的光电流以及气态产物，其特征在于，包括：反应部，呈柱体形，具有都使用石英材料制的成腔室和密封盖，该腔室具有开口，密封盖用于密封开口；进气部，设置在腔室上并与腔室相连通，用于将待处理气体引入到腔室的内部进行反应；
排气部，设置在腔室上并与腔室相连通，用于将气态产物从腔室内引出到气相色谱仪进行检测；以及电极口部，具有分别设置在腔室的三个方向的侧壁上的参比电极口、对电极口以及工作电极口，参比电极口与对电极口相对设置，其中，参比电极口、对电极口、工作电极口分别安装与电化学系统连接的参比电极柱、对电极柱以及工作电极柱，用于电化学系统给光电反应提供电压，并形成光电流的电流回路，光电流通过电流回路导入电化学系统进行检测。
本发明提供的光电催化反应实验装置，还具有这样的特征：其中，反应部高度为130mm，腔室呈圆柱体形，其外径为70mm，开口内径为65mm。
本发明提供的光电催化反应实验装置，还具有这样的特征：其中，密封盖与开口都设置有磨砂接口，并通过硅胶垫圈配合C型密封卡件进行密封。
本发明提供的光电催化反应实验装置，还具有这样的特征：其中，进气部为进气管，进气管的一端伸入腔室并向下延伸，进气管与排气部的外径均为6mm。
本发明提供的光电催化反应实验装置，还具有这样的特征：其中，参比电极口、对电极口、工作电极口上均设置有四氟密封垫圈。
本发明提供的光电催化反应实验装置，还具有这样的特征：其中，对电极采用铂电极，参比电极采用银或氯化银电极。
本发明提供的光电催化反应实验装置，还具有这样的特征：其中，参比电极口、对电极口、工作电极口的外径均为10mm。
发明作用与效果
根据本发明的光电催化反应实验装置，由于可以连接电化学系统和气相色谱仪，所以便于同步检测光电流与气态产物，在相同的设备条件下保障了实验精确度，同时大大节约了实验时间，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例中的光电催化反应实验装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例
以下结合附图来说明本发明的实施例的具体实施方式。
图1是本发明实施例中的光电催化反应实验装置的结构示意图。
如图1所示，光电催化反应实验装置100包括反应部10、进气部20、排气部30以及电极口部40。
反应部10呈柱体形，高度为130mm，具有腔室11和密封盖12。
腔室11呈圆柱形，采用石英材料制成，用于作为光电反应的容器，其外径为70m，具有开口，该开口内径为65mm。
密封盖12采用石英材料制成，与腔室11的开口为磨砂接口，并通过硅胶垫圈配合C型密封卡件密封该开口。
进气部20为进气管，该进气管的直径为6mm，设置在腔室上并与腔室相连通，其一端进入腔室11，并向下延伸直至腔室11的底部，用于将待处理气体引入到腔室11的内部。
排气部30设置在腔室12的上部，上并与腔室12相连通，用于将对待处理气体进行光电反应后产生的气态产物，从腔室12内引出到气相色谱仪，这时通过气相色谱仪就能检测该气态产物。
电极口部40具有参比电极口41、对电极口42以及工作电极口43，上述三个电极口分别设置在腔室11的三个侧壁上，并且参比电极口41与对电极口42相对设置，这三个电极口的外径均为10mm，并且都还设置有四氟密封垫圈，这样当在电极口放置电极柱时，可以通过该四氟密封垫圈进行密封。对电极42采用铂电极，参比电极41采用银或氯化银电极。当使用时，在参比电极口41放置参比电极柱，在对电极口42放置对电极柱，以及在工作电极口43放置工作电极柱，然后将各个电极柱与电化学系统连接，通过电化学系统加压为光电反应提供电压，并形成光电反应产生的光电流的电流回路，这样光电流通过该电流回路，再回到电化学系统而被检测。
下面具体说明电催化反应实验装置100的使用步骤：
步骤一，称量10-200mg粉末态光催化剂，加入至30-200ml电解液中，倒入腔室11中，然后通过超声分散10分钟。
步骤二，在参比电极口41放置参比电极柱、在对电极口42放置对电极柱、工作电极口43放置工作电极，确保各个电极柱浸入到电解液液面之下，并且各个电极口密封好。
步骤三，确保腔室11密封良好后，从进气部20连续通入高纯氮气作为载气，对腔室11内进行吹扫清洗30分钟至2小时，直至反应器内无空气残留，这时将排气部30连接到气相色谱仪。
步骤四，启动光源持续照射反应器，并通过电化学系统对工作电极柱以及对电极柱施加一定电压，同时开启气相色谱仪，这样就能通过电化学系统检测到光电流，还能通过气相色谱仪定时采集腔室11内产生的气态产物进行定性定量分析。
实施例的作用与效果
根据根据本发明的光电催化反应实验装置，由于可以连接电化学系统和气相色谱仪，所以便于同步检测光电流与气态产物，在相同的设备条件下保障了实验精确度，同时大大节约了实验时间，提高了工作效率；同时，由于制作工艺简单，而且反应部的材料为石英，所以制作成本较低且不会对环境造成污染。
进一步地，由于密封盖与开口为磨砂接口，并通过硅胶垫圈配合C型密封卡件进行密封，并且每个电极口均配有四氟密封垫圈，使得反应时腔体内的气密性大大提高，保障了实验精准。
另外，本实施例的光电催化反应实验装置用于光电反应时的检测的实验，作为本发明的光电催化反应实验装置，也可以只用于光反应时的检测实验，此时只发生光反应，只通过连接的气相色谱仪对气态产物进行检测。
尽管上面对本发明说明书的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (7)

1.一种光电催化反应实验装置，通过分别与电化学系统和气相色谱仪相连接，用于进行光电反应处理待处理气体并同步检测所述光电反应产生的光电流以及气态产物，其特征在于，包括：
反应部，呈柱体形，具有都使用石英材料制的成腔室和密封盖，该腔室具有开口，所述密封盖用于密封所述开口；
进气部，设置在所述腔室上并与所述腔室相连通，用于将所述待处理气体引入到所述腔室的内部进行反应；
排气部，设置在所述腔室上并与所述腔室相连通，用于将所述气态产物从所述腔室内引出到所述气相色谱仪进行检测；以及
电极口部，具有分别设置在所述腔室的三个方向的侧壁上的参比电极口、对电极口以及工作电极口，所述参比电极口与所述对电极口相对设置，
其中，所述参比电极口、对电极口、工作电极口分别安装与所述电化学系统连接的参比电极柱、对电极柱以及工作电极柱，用于所述电化学系统给所述光电反应提供电压，并形成所述光电流的电流回路，所述光电流通过所述电流回路导入所述电化学系统进行检测。
2.如权利要求1所述的光电催化反应实验装置，其特征在于：
其中，所述反应部高度为130mm，
所述腔室呈圆柱体形，其外径为70mm，
所述开口内径为65mm。
3.如权利要求1所述的光电催化反应实验装置，其特征在于：
其中，所述密封盖与所述开口都设置有磨砂接口，并通过硅胶垫圈配合C型密封卡件进行密封。
4.如权利要求1所述的光电催化反应实验装置，其特征在于：
其中，所述进气部为进气管，
所述进气管的一端伸入所述腔室并向下延伸，
所述进气管与所述排气部的外径均为6mm。
5.如权利要求4所述的光电催化反应实验装置，其特征在于：
其中，所述参比电极口、对电极口、工作电极口上均设置有四氟密封垫圈。
6.如权利要求1所述的光电催化反应实验装置，其特征在于：
其中，所述对电极采用铂电极，所述参比电极采用银或氯化银电极。
7.如权利要求1所述的光电催化反应实验装置，其特征在于：
其中，所述参比电极口、对电极口、工作电极口的外径均为10mm。
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