实验型光化学反应仪;小型光化学反应仪;内照式光化学反应器 自然界中利用光能的模范

上海那艾精密NAI-GHY-DRLKW系列大容量控温光化学反应仪主要用于研究气相或液相介质、小型光化学反应仪固定或流动体系、紫外光或模拟可见光照、以及反应容器是否负载TiO2光催化剂等条件下的光化学反应。具有提供分析反应产物和自由基的样品,测定反应动力学常数,测定量子产率等功能,广泛应用化学合成、环境保护以及生命科学等研究领域。

应用范围 Application range


大容量控温光化学反应仪应用化学合成、环境保护以及生命科学等研究领域

主要特征 Principal character


1、智能微电脑控制,可观察电流和电压实时变化

2、进口光源控制器,内置光源转换器,功率连续可调,稳定性高

3、大容量控温光化学反应仪具有分步定时功能,操作简便

4、反应暗箱内壁使用防辐射材料,且带有观察窗,方便观察。

5、采用内照式光源,受光充分,灯源采用耐高压防震材质,持久耐用

6、配有大功率磁力搅拌装置,使样品充分混匀受光,可以更好在光环境下催化反应。

7、双层耐高低温石英冷阱,可通入冷却水循环维持反应温度

8、高温度保护系统,自动断电功能,

9、机箱外部结构设有循环水进出口,内部设有2个专用插座,供灯源和搅拌反应器用


植物的叶片是自然界中利用光能的模范,它能够有效的利用太阳光来固定空气中的二氧化碳,并为植物的生长提供有机物质。科学家们一直期望能像叶片一样利用可见光进行化学物质的转换,而可见光催化的发现为这一梦想带来了希望。不过,传统的光反应往往简单的将反应装置至于可见光下,催化剂的高消光系数及光遵循朗伯比尔定律在溶液中的衰减,都使得光的利用效率大打折扣。微流控光反应器能够有效的提高光利用率,缩短反应时间,可在一定程度上解决这一问题,但其在可见光催化领域较少。

太阳能荧光聚光器(luminescent solar concentrator, LSC)是将生色团(如荧光染料或量子点)分散在玻璃或者聚合物的导光板中,用以捕获太阳光后再将其转变为荧光光子,并导向装置边缘的一种光学器件。为了尽可能的利用紫外光区的能量,研究者们选择的LSC能够吸收低波长区的光,且其发射光恰好处于光催化剂所吸收的波长范围。比如在本文中,研究者们选择了LR305(一种荧光染料)作为LSC中的发光团,选择了甲基蓝作为光催化装置中的催化剂。小型光化学反应仪甲基蓝的吸收峰在654 nm,在550 nm以下的紫外与可见光区基本没有吸收;而LR305的吸收区在600 nm以下的紫外与可见光区,且其发射的荧光恰好处在甲基蓝的吸收区。

研究者们通过实验证实了在上述装置中甲基蓝能够有效的吸收LSC的发射光。随后,他们进一步展示了这一装置的光催化效率。实验结果表明,在蓝色LED下,甲基蓝自身的光吸收被限制,此刻通过LSC吸收并转化的光能够有效驱动催化反应的进行;半遮蔽实验则表明LSC中形成的光能被有效传导至边缘处并被甲基蓝吸收用于催化反应;随着LSC中LR305掺杂量的提高,装置对光的利用率会显著提升,在最高的转换效率下(掺杂量为200 ppm),达到近似的转化率所需的光能仅为没有LSC情况下的1/10。最终结果表明,在相同的模拟太阳光下,带有LSC的微流控光催化装置能够将反应转化率提升超过4倍。

当然,研究者们最终还是要将上述装置应用在自然光下,相同的反应时间后(10 s的停留时间以及30 min的反应时间),LSC复合的反应装置最终转化率达96%,而对照组则为57%。


总之,这项研究为新型的光化学反应器的设计打开了一扇大门:将光转化器件与光催化装置的结合能够更加有效的利用光能,这一思路有望应用于其他利用光能的器件。


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