多功能微波化学实验平台的制作方法

1.本实用新型涉及微波技术领域，具体是一种多功能微波化学实验平台。


背景技术：

2.物理化学通常可以根据能量的转换关系或效应来划分分支学科，如热化学、电化学、磁化学、光化学、声化学和放射化学。各学科分别有各自的化学反应器，以对对应的化学样品进行化学反应实验。然而在实践过程中，往往存在多种化学形式交叉的科研方案，则在进行化学实验时，可能会用到多种化学反应器，比如热化学和电化学交叉的科研方案，需要用到热化学反应器和电化学反应器，热化学和光化学交叉的科研方案，需要用到热化学反应器和光化学反应器，多种学科交叉的科研方案，则对应需要多种化学反应器。
3.然而，若同时配置多台反应器，势必会造成科研成本的增加，且在实践过程中，这种多学科交叉的科研方案数量也不是不多，则导致每台反应器的使用率较低，且还需要对每台反应器付出维护时间，间接增加了科研成本。
4.微波化学是人们度微波场中物质的特性及其相互作用的研究基础上发展起来的。微波化学是根据电磁场和电磁波理论、介电质物理理论、凝聚态物理理论、等离子体物理理论、物质结构理论和各种化学理论，利用现代微波技术来研究物质在微波场作用下的物理和化学行为的一门科学。微波在化学中的应用开辟了微波化学这一化学新领域，微波可以直接与化学体系发生作用从而促进各类化学反应的进行。
5.微波能作为一种新型的节能环保的加热方式，已经越来越多的应用于加热领域。目前比较成熟的工业应用包括干燥脱水、灭菌、硫化、烧结等，比较成熟的实验室应用包括微波马弗炉、微波消解仪、微波灰化炉、微波化学反应器等，当然最为典型的民用产品是家用微波炉。实际加热应用的微波通常是频率为 915mhz和450mhz 的电磁波。微波加热的简单原理是其交变电磁场的极化作用使材料内部的自由电荷重新排布及偶极子的反复调旋，从而产生强大的振动和摩擦，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内的热能，导致介质温度升高，因此微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热，本质上属于内加热方式。
6.微波加热显著不同于常规的电加热方式，具有如下优点：(1)属于内加热；具有不接触性；(2)加热速度快；(3)加热效率高，可显著节能；(4)可选择性的加热物料；(5)热惯性小；(6)对化学反应具有催化作用。
7.正是由于微波的上述优点，目前其也广泛应用到各学科化学反应中，对各学科化学反应起到催化作用，加速反应与处理的进程。


技术实现要素：

8.本实用新型提供一种多功能微波化学实验平台，以微波化学为基础，配合不同反应容器或仪器可进行不同化学反应实验，满足多学科交叉科研方案需求，有效降低实验成本和科研成本。
9.为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：一种多功能微波化学实验平台，其特征在于，包括：
10.微波箱体，其上间隔设置有多个截止波导管；
11.微波发生器，其设在所述微波箱体上；
12.耐高温非金属反应皿，其设在所述微波箱体内；
13.电加热体，其设在所述微波箱体内并位于所述耐高温非金属反应皿下方或环绕在所述耐高温非金属反应皿的外侧；
14.紫外灯，其设在所述微波箱体的侧板上，所述微波箱体的侧板上对应设有供紫外光穿过且截止微波穿出的微波屏蔽网板。
15.所述耐高温非金属反应皿连通有进液管和出液管，所述进液管的进液端伸出于所述微波箱体的外部，所述出液管的出液端伸出于所述微波箱体的外部。
16.所述进液管和所述出液管位于不同高度位置上，所述进液管靠近所述耐高温非金属反应皿的底部，所述出液管靠近所述耐高温非金属反应皿的顶部。
17.所述截止波导管设在所述微波箱体的顶板上，所述顶板包括：
18.顶板主体，其固定设置在所述微波箱体的顶部，所述顶板主体上设有贯通的安装孔；
19.波导管安装板，其可拆卸地设在所述顶板主体上并覆盖所述安装孔，所述波导管安装板与所述顶板主体密封导电连接，所述截止波导管设在所述波导管安装板上并与所述安装孔连通。
20.所述顶板主体的顶面上形成有一环形槽，所述环形槽与所述安装孔同心并位于所述安装孔的外侧，所述环形槽内适配安装有导电密封圈，所述导电密封圈夹设在所述波导管安装板与所述顶板主体之间。
21.所述波导管安装板与所述顶板主体通过沿周向布设的多个螺钉可拆卸连接。
22.所述波导管安装板数量为多个，且多个所述波导管安装板上的所述截止波导管的数量及排布各不相同。
23.所述微波箱体的内壁上涂覆有防腐涂层。
24.本实用新型具有以下优点和积极效果：
25.1、本实用新型多功能微波化学实验平台，其微波箱体上设置微波发生器，并在微波箱体内设置电加热体，微波箱体侧板上设置紫外灯，则可以进行不同学科的化学反应，一机多用，降低实验和科研成本；比如微波发生器工作，实现微波化学反应，同时选择电加热体工作可以进行热化学反应，选择紫外灯工作可以进行光催化反应；
26.2、微波箱体内设置有耐高温非金属反应皿，其可适应电加热体的高温加热，且可以作为液体、固体浴使用，包括水浴、油浴、沙浴、金属浴等；
27.3、微波箱体顶板上间隔设置有多个截止波导管，在保证微波泄漏防护屏蔽的基础上，可以插入超声波振子实现声化学、接入电极实现电化学，以及接入搅拌器实现搅拌功能、或者接入温度、压力等传感器组件对反应过程进行监控。
附图说明
28.图1为本实用新型多功能微波化学实验平台结构示意图；
29.图2为本实用新型多功能微波化学实验平台的俯视图；
30.图3为本实用新型多功能微波化学实验平台的微波箱体顶板主体与波导管安装板的连接结构示意图；
31.图4为采用本实用新型多功能微波化学实验平台进行微波化学反应实验时的结构示意图；
32.图5为采用本实用新型多功能微波化学实验平台进行光催化反应实验时的结构示意图；
33.图6为采用本实用新型多功能微波化学实验平台进行液体浴时的结构示意图；
34.图7为采用本实用新型多功能微波化学实验平台配合超声波振子进行声化学反应实验时的结构示意图；
35.图8为采用本实用新型多功能微波化学实验平台配合电极进行电化学反应实验时的结构示意图；
36.图9为采用本实用新型多功能微波化学实验平台设置传感器组件时的结构示意图。
37.附图标记：10、多功能微波化学实验平台；100、微波箱体；110、顶板；111、顶板主体；112、波导管安装板；113、安装孔；114、环形槽；120、底板；130、侧板；140、截止波导管；150、微波屏蔽网板；200、微波发生器；300、耐高温非金属反应皿；400、电加热体；500、紫外灯；600、进液管；610、进液端；700、出液管；710、出液端；800、导电密封圈；
38.20、超声波振子；30、电极；40、传感器组件。
具体实施方式
39.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。
40.参照图1，本实施例一种多功能微波化学实验平台，包括微波箱体100、微波发生器200、耐高温非金属反应皿300、电加热体400和紫外灯500。其中，微波箱体100为矩形箱体，其内壁上涂覆有防腐涂层，比如特氟龙涂层进行防腐处理，微波箱体100包括顶板110、底板120和周向的侧板130，还包括门体（未图示），门体设在侧板130上以开闭微波箱体100，微波箱体100上间隔设置有多个截止波导管140；微波发生器200设在微波箱体100上，用于向微波箱体100内馈入微波；耐高温非金属反应皿300设在微波箱体100内，具体坐落在微波箱体100的底板120上；电加热体400设在微波箱体100内并位于耐高温非金属反应皿300下方或环绕在耐高温非金属反应皿300的外侧；紫外灯500设在微波箱体100的侧板130上，微波箱体100的侧板130上对应设有供紫外光穿过且截止微波穿出的微波屏蔽网板150。
41.本实施例多功能微波化学实验平台，其微波箱体100上设置微波发生器200，并在微波箱体100内设置电加热体400，微波箱体100侧板130上设置紫外灯500，则可以进行不同学科的化学反应；比如微波发生器200工作，实现微波化学反应，参照图4；微波发生器200和电加热体400均工作，则在微波化学的基础上用于热化学学科的反应或处理；微波发生器200和紫外灯500工作可以用于光催化反应，或者单独进行某一种反应，参照图5。耐高温非金属反应皿300可以选用石英玻璃反应皿或陶瓷反应皿，以适应电加热体400的高温加热，且微波可穿透，则可以作为液体、固体浴使用，包括水浴、油浴、沙浴、金属浴等，参照图6；在微波箱体100上设置多个截止波导管140，则在保证微波泄漏防护屏蔽的基础上，可以选择
其中某个或某些插入超声波振子20实现声化学，参照图7；或者接入电极30实现电化学，参照图8，或者接入搅拌器实现搅拌功能、或者接入温度、压力等传感器组件40对反应过程进行监控，且根据不同的反应需要，选择合适的反应容器放入微波箱体100内。
42.进一步地，耐高温非金属反应皿300连通有进液管600和出液管700，进液管600的进液端610伸出于微波箱体100的外部，出液管700的出液端710伸出于微波箱体100的外部，以便向反应皿内通入反应介质或液体浴介质，或排出反应介质或液体浴介质。
43.优选地，进液管600和出液管700位于不同高度位置上，进液管600靠近耐高温非金属反应皿30的底部，出液管700靠近耐高温非金属反应皿300的顶部，实现液体下进上出，防止液体溅出。
44.如图1至图3所示，本实施例中截止波导管140设在微波箱体100的顶板110上。具体地，顶板110包括顶板主体111和波导管安装板112，顶板主体111固定设置在微波箱体10的顶部，顶板主体111上设有贯通的安装孔113；波导管安装板112可拆卸地设在顶板主体111上并覆盖安装孔113，波导管安装板112与顶板主体111密封导电连接，截止波导管140设在波导管安装板112上并与安装孔113连通，以连通箱体内空间。则实现波导管安装板112可拆卸，以便维修维护或者产品升级更换，实现工艺拓展，且当时安装在顶板主体111上时，其与顶板主体111密封导电连接，保证微波泄漏防护屏蔽。
45.详细地，对于波导管安装板112与顶板主体111的密封导电连接，如图3所示，在顶板主体111的顶面上形成有一环形槽114，环形槽114与安装孔113同心并位于安装孔113的外侧，环形槽114内适配安装有导电密封圈800，导电密封圈800夹设在波导管安装板112与顶板主体111之间。导电密封圈800为柔性导电体，以在实现导电的同时保证密封。具体地，其表层铜或铝材质，内部为胶条，铜铝表层包裹柔性胶条，铜铝材质质软且可以导电，胶条为柔性胶条，则保证导电密封圈800的导电和密封作用。当然，导电密封圈800也可以为导电橡胶密封圈，是将玻璃镀银、铝镀银、银等导电颗粒均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触，达到良好的导电性能；或者是添加有炭黑颗粒的橡胶密封圈。
46.由于不同学科的反应，在截止波导管140上接入相关仪器时，所需截止波导管140的个数和排布可能会不相同，为提高通用性，本实施例中波导管安装板112数量为多个，且多个波导管安装板112上的截止波导管140的数量及排布各不相同。则可根据学科反应所需接入的反应仪器需要，选择合适的波导管安装板112安装在顶板主体111上。
47.具体地，波导管安装板112与顶板主体111通过沿周向布设的多个螺钉可拆卸连接，以方便拆装。
48.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。