光催化CO?還原反應(yīng) 氣相VS液相

光催化CO?還原反應(yīng)根據(jù)反應(yīng)體系相態(tài)不同，通常分為氣相和液相兩種。

液相光催化CO?還原反應(yīng)是將固體光催化劑均勻分散在溶液中，并在磁力攪拌器的作用下進(jìn)行攪拌，放置光催化劑的沉淀并提高分散性，形成懸濁液。但受溶液對CO?的溶解度有限且溶液的pH值對溶解度的影響也較大，使液相光催化CO?還原反應(yīng)的發(fā)展受到限制。

氣相光催化CO?還原反應(yīng)是將光催化劑放置在反應(yīng)器內(nèi)的平臺上，CO?氣體可以充滿整個(gè)反應(yīng)器及反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部，在氣相中CO?氣體的擴(kuò)散系數(shù)比在溶液中高四個(gè)數(shù)量級，這樣可以使CO?氣體參加光催化反應(yīng)，同時(shí)也可以使氣體產(chǎn)物更容易脫附解吸。而且相比于液相光催化CO?還原反應(yīng)，氣相光催化CO?還原反應(yīng)中可以避免光催化劑分離的成本，更易于進(jìn)行工業(yè)轉(zhuǎn)化。

詳細(xì)內(nèi)容可查看《光催化CO?還原中反應(yīng)相態(tài)對轉(zhuǎn)化率的影響》。
 

產(chǎn)品優(yōu)勢

1. 高效循環(huán)：磁驅(qū)柱塞泵保證在寬氣壓范圍下氣體混勻時(shí)間<10 min，避免濃度梯度影響，確保產(chǎn)物檢測的準(zhǔn)確性；

2. 高氣密性：平均漏氧量＜0.1 μmol/h，特別適合于以H₂O作電子供體光催化CO₂還原反應(yīng)中O₂的精確定量分析；

3. 反應(yīng)傳質(zhì)效率高：氣固相反應(yīng)器采用氣體“穿透”式方案，使CO₂與催化劑充分接觸，提高傳質(zhì)效率，促進(jìn)光催化CO₂還原反應(yīng)；

4. 全自動在線分析：有效避免人為操作誤差，同時(shí)解放人力，讓反應(yīng)時(shí)長更精準(zhǔn)；

5. 光強(qiáng)穩(wěn)定：有效避免因光強(qiáng)自然衰減帶來的實(shí)驗(yàn)誤差。
 

Labsolar-6A氣相CO?還原-自動在線微量氣體分析系統(tǒng)，是一套集樣品前處理單元、反應(yīng)單元、氣體循環(huán)單元、自動取、進(jìn)樣單元于一體的反應(yīng)系統(tǒng)。

優(yōu)勢分析

1. 全穿透式反應(yīng)器，提高氣固相傳質(zhì)效率

目前光催化CO₂還原反應(yīng)中的氣相反應(yīng)主要分為兩種方式，一種是將光催化劑涂覆于基材上，形成薄膜，具有一定濕度的CO₂從薄膜上層流過，稱之為薄膜氣-固相反應(yīng)模式，如圖1（a）所示；另一種是一定濕度的CO₂直接從光催化劑床層穿過，稱之為固定床式氣-固相反應(yīng)模式，如圖1（b）所示。

薄膜氣-固相反應(yīng)模式主要依賴于CO₂的被動擴(kuò)散，但隨著反應(yīng)器厚度的增加，CO₂與光催化劑的碰撞幾率逐漸減少，反應(yīng)傳質(zhì)效率受限。

有別于被動式擴(kuò)散，固定床式氣-固相反應(yīng)模式采用氣體“穿透”式反應(yīng)器，結(jié)合Labsolar-6A氣相CO?還原-自動在線微量氣體分析系統(tǒng)中的磁驅(qū)柱塞泵，使CO₂氣體與光催化劑充分接觸，提高傳質(zhì)效率，從而提升反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，實(shí)驗(yàn)時(shí)僅需向反應(yīng)系統(tǒng)中通入一定濕度的CO₂即可進(jìn)行反應(yīng)。

2. 低吸附高循環(huán)效率玻璃系統(tǒng)，保證進(jìn)樣的重復(fù)性與線性。

有別于光解水的負(fù)壓體系，光催化CO₂還原實(shí)驗(yàn)一般在常壓或微負(fù)壓條件下進(jìn)行，原料氣體濃度高；而且CO₂為重組分氣體，單純的依靠氣體的自由擴(kuò)散無法快實(shí)現(xiàn)氣體的混合，因此氣體的循環(huán)對于光催化CO₂還原實(shí)驗(yàn)的測試準(zhǔn)確性顯得尤為重要。Labsolar-6A氣相CO?還原——全玻璃自動在線微量氣體分析系統(tǒng)采用密閉循環(huán)管路體系，CO₂、CO、CH₄、H₂、O₂、C₂H₄等在磁驅(qū)柱塞泵的驅(qū)動下，始終處于單向流動狀態(tài)。磁驅(qū)柱塞泵兼容較寬的氣壓范圍的氣體循環(huán)，氣體循環(huán)動力強(qiáng)勁，氣體流動速度快。系統(tǒng)循環(huán)管路部分體積小，可實(shí)現(xiàn)CO₂、CO、CH₄、H₂、O₂、C₂H₄等氣體的快速混合，避免濃度梯度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的誤差。

Labsolar-6A全玻璃自動在線微量氣體分析系統(tǒng)主體材質(zhì)為高硼硅玻璃，具有高化學(xué)惰性、低氣阻等優(yōu)點(diǎn)；在進(jìn)行光催化CO₂還原實(shí)驗(yàn)時(shí)，不產(chǎn)生任何氣體吸附，真實(shí)反映催化劑本征活性。

3. 精心設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)，8h漏氧率低于0.1 μmol/h

4. 全自動取樣進(jìn)樣系統(tǒng)，解放人力，提高實(shí)驗(yàn)效率

Labsolar-6A全玻璃自動在線微量氣體分析系統(tǒng)為全自動在線分析系統(tǒng)，操作簡單，節(jié)省時(shí)間。所有參數(shù)設(shè)置均可在系統(tǒng)內(nèi)置的4.5寸TFF彩色觸摸屏上完成。彩色觸摸屏可實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)內(nèi)部反應(yīng)壓力、環(huán)境溫度等參數(shù)。儀器內(nèi)置實(shí)驗(yàn)方法用于控制玻璃閥動作、氣相色譜儀及真空泵啟停。

Labsolar-6A全玻璃自動在線微量氣體分析系統(tǒng)的自動取、進(jìn)樣單元，通過軟件程序控制機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)玻璃閥，實(shí)現(xiàn)全自動取樣、進(jìn)樣功能?！耙绘I式”觸發(fā)，擯棄繁瑣操作，節(jié)約科研時(shí)間；全自動在線取樣、進(jìn)樣，杜絕人為誤差；配合Microsolar 300 氙燈光源使用，可實(shí)現(xiàn)長周期無人干預(yù)，特別適用于光催化CO₂還原長周期實(shí)驗(yàn)。

5. 溫控結(jié)構(gòu)

Labsolar-6A全玻璃自動在線微量氣體分析系統(tǒng)采用蛇形冷凝管，減少光催化CO₂實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的水氣、乙腈、三乙醇胺等低沸點(diǎn)組分進(jìn)入循環(huán)管路，保護(hù)氣相色譜儀?？蛇x配冷阱，進(jìn)一步分離低沸點(diǎn)組分，延長真空泵使用壽命。

6. 防護(hù)罩

全玻璃自動在線微量氣體分析系統(tǒng)具有金屬防護(hù)箱體，對輻射可能的氣體泄漏有一定防護(hù)作用?？蛇x配光防護(hù)罩，有效放置光污染。

產(chǎn)品參數(shù)

氣相CO?還原反應(yīng)系統(tǒng)及相關(guān)配套設(shè)備

*Labsolar-6A全玻璃自動在線微量氣體分析系統(tǒng)可與大多數(shù)型號的氣相色譜儀聯(lián)用，聯(lián)用檢出限分別為H₂~0.05 μmol，O₂~0.1 μmol，CH₄~0.0005 μmol，CO~0.0005 μmol，可以滿足不同產(chǎn)量催化劑的活性評價(jià)。擁有成熟的色譜配置方案，可對氣相光催化CO₂還原反應(yīng)的主要?dú)庀喈a(chǎn)物及部分液相產(chǎn)物“一站式”定性、定量分析。