一种光催化剂性能评价装置的制作方法

本实用新型涉及光催化处领域，具体涉及一种光催化剂性能评价装置。

背景技术：

随着光催化剂的不断发展以及光催化性能的不断提高，光催化技术在空气净化、油污分解、水处理等领域受到了科研技术人员广泛的关注，尤其是光催化处理污染气方面。而在光催化剂的研发过程中，一般需要对某一确定的催化剂进行各种定量的科学研究，从而寻找催化剂的优化条件或者发现其内在的反应规律；传统的实验装置由于都只用到一个反应器，每次只能对一种光催化剂进行评价，因此同一反应体系下对多种催化剂进行活性对比评价、或对某种催化剂进行优化反应条件时，实验效率会非常低；此外，现有的催化剂评价装置，采用定时抽取气体进行离线分析检测，使得误差增大，数据不可靠；且目前的反应器，由于容积有限，如果气流过大，会把盖子顶开，导致反应气体漏出。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种光催化剂性能评价装置，其设有多个反应池，可同时对多个光催化剂进行性能评价，工作效率高，实验数据可靠，且气体密封性佳，本实用新型优化了光催化反应体系，适用范围广。

为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种光催化剂性能评价装置，包括分析系统、反应系统、储气装置；所述反应系统包括一暗箱、及置于暗箱内的光源和多个反应池；所述光源装接于暗箱顶部并与反应池呈相对设置；所述反应池设有进气管与出气管；所述储气装置通过多通阀与多个反应池的进气管及分析系统呈管路连接，所述反应池的出气管与分析系统通过管路连接；其中气体从储气装置分别进入到反应池及分析系统，光催化反应后经出气管进入到分析系统。

进一步地，所述储气装置包括气体混合器、第一反应气源和第二反应气源，所述气体混合器分别与第一反应气源和第二反应气源管路连接，以使第一反应气源和第二反应气源的反应气混合。

进一步地，所述储气装置还包括第一流量控制器，该第一流量控制器装接于第一反应气源和气体混合器之间、第二反应气源与气体混合器之间，以调节各反应气的流量。

进一步地，所述反应系统包括第二流量控制器，该第二流量控制器装接于所述进气管与储气装置之间，以调节反应气混合后的流量。

进一步地，所述反应系统还包括升降机构，所述升降机构设于反应池底部，以调节反应池和光源的距离。

进一步地，所述光源为管式光源，采用紫外灯、汞灯或氙灯，所述光源独立控制且平行设于暗箱的顶部。

进一步地，所述反应池包括反应池本体、透光盖板、固定组件、样品板；所述反应池本体包括一上端开口的腔体，所述腔体的侧壁开设有至少一个进气孔，及与之相对的至少一个出气孔，且所述进气孔、出气孔分别与所述进气管、出气管连通；所述样品板置于腔体底部；所述透光盖板设置于腔体的上端，以密封所述腔体；所述腔体的外周设有凸台，所述凸台的高度与所述透光盖板的高度一致，所述固定组件装接于该凸台上以固定所述透光盖板；其中，气体经进气孔进入腔体并从出气孔流出。

进一步地，所述固定组件包括固定框及顶丝件；所述固定框的内边缘压盖于所述透光盖板的外边缘，所述固定框周边及凸台外周配合设有供顶丝件置入的螺孔，以使固定框固定透光盖板。

进一步地，所述腔体的侧壁内部横向开设有一两端封闭的进气通道，所述进气管、进气孔与该进气通道相连通，以使气体从进气管进入进气通道后分流于各进气孔并流入腔体内。

本实用新型所述的技术方案相对于现有技术，取得的有益效果是：

(1)本实用新型所述的光催化剂性能评价装置采用了多个反应池，能够快速评价与筛选大量化合物的光催化性能，实现在同一反应体系下不同光催化剂的催化活性的评测与对比，从而大幅提高工作效率。

(2)本实用新型采用多个流量控制器，可调整各反应气流量的比例及反应气混合后的流量，可调节的反应参数多，变量多，对于优化催化反应体系具有很大的灵活性。

(3)本实用新型可同时进行光催化反应和在线分析，方便进行实时的生成气体的检测，实验效率高，相比传统的离线抽样检测，提高了实验的可靠性，并降低了实验数据的误差；此外，可进行同种光催化剂在同一反应体系下不同时间的产气量进行测定，从而为光催化剂的优化条件选择或者其内在催化规律的研究提供科学依据。

(4)传统的反应池是将透光盖板直接置于反应池上端，没有进行密封措施，或者将有机玻璃板直接进行打孔固定在反应池上端进行密封，因有机玻璃板对紫外光源的透过率低，导致紫外可见光的催化反应效果差，而本实用新型所述反应池，采用固定组件将石英玻璃的透光盖板密封地压盖于腔体上端，使气体密封性大大地提高，且在反应池移动或气流增大时，防止透光盖板的移动。

(5)本实用新型通过调整升降机构的高度，调节反应池与光源的距离，从而调节样品表面的光照强度；此外，光源可独立控制，也可控制单个光源的启闭，从而控制光源的光照强度和照射范围。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型所述评价装置的俯视示意图；

图2为本实用新型所述暗箱内部的主视示意图；

图3为本实用新型所述反应池的剖面示意图；

图4为本实用新型所述反应池本体的的立体示意图；

图5为本实用新型所述反应池本体的俯面示意图。

附图标记：反应系统-1，分析系统-2，储气装置-3，多通阀-4，暗箱-11，光源-12，反应池-5，第二流量控制器-13，升降机构-14，第二针型阀-131，第二气体流量计-132，进气管-51，出气管-52，气体混合器-31，第一反应气源-32，第二反应气源-33，第一流量控制器-34，第一针型阀-341，第一气体流量计-342，反应池本体-53，透光盖板-54，固定组件-55，样品板-56，腔体-531，凸台-532，台阶面-533，进气通道-534，固定框-551，顶丝件-552，进气孔-535，出气孔-536。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型所述的一种光催化剂性能评价装置，如图1所示，包括反应系统1、分析系统2、储气装置3；其中：

所述反应系统1包括一暗箱11、及置于暗箱11内的光源12和多个反应池5；所述光源12装接于暗箱11顶部并与反应池5呈相对设置；所述反应池5设有进气管51与出气管52；所述储气装置3通过多通阀4与多个反应池5的进气管51及分析系统2呈管路连接，所述反应池5的出气管52与分析系统2通过管路连接；其中气体从储气装置3分别进入到反应池5及分析系统2，光催化反应后经出气管52进入到分析系统2。

所述储气装置3包括气体混合器31、第一反应气源32和第二反应气源33，所述气体混合器31分别与第一反应气源32和第二反应气源33管路连接，以使第一反应气源32和第二反应气源33的反应气混合，采用气体混合器31将反应气进行预混合，提高了光催化反应的效果。

所述储气装置3还包括第一流量控制器34，所述第一流量控制器34包括第一针型阀341及第一气体流量计342，所述第一针型阀341和第一气体流量计342装接于第一反应气源32和气体混合器31之间、第二反应气源33与气体混合器31之间，以调节各反应气的流量。

所述反应系统1包括第二流量控制器13，所述第二流量控制器13包括第二针型阀131及第二气体流量计132，所述第二针型阀131和第二气体流量计132装接于所述进气管51与储气装置3之间，以调节反应气混合后的流量。

本实用新型采用多个流量控制器，可调整各反应气流量的比例及反应气混合后的流量，可调节的反应参数多，变量多，对于优化催化反应体系具有很大的灵活性。

所述反应系统1还包括升降机构14，如图2所示，所述升降机构14设于反应池5底部，通过调整升降机构14的高度，调节反应池5与光源12的距离，从而调节样品表面的光照强度。

所述光源12为管式光源12，采用紫外灯、汞灯或氙灯，所述光源12独立控制且平行设于暗箱11的顶部，可控制单个光源12的启闭，从而控制光源12的光照强度和照射范围。

图3为本实用新型所述反应池5的剖面示意图，所述反应池5包括反应池本体53、透光盖板54、固定组件55、样品板56；如图3-图5所示，所述反应池本体53包括一上端开口的腔体531，所述腔体531的侧壁开设有至少一个进气孔535，及与之相对的至少一个出气孔536，且所述进气孔535、出气孔536分别与所述进气管51、出气管52连通；图3所示，所述样品板56置于腔体531底部；所述透光盖板54设置于腔体531的上端，以密封所述腔体531；所述腔体531的外周设有凸台532，该凸台532与腔体531形成台阶面533，所述透光盖板54置于该台阶面533上，所述凸台532的高度与所述透光盖板54的高度一致，以保证凸台532与透光盖板54处于一水平面，并确保气体的密封性；

所述固定组件55装接于该凸台532上以固定所述透光盖板54；其中，气体经进气孔535进入腔体531并从出气孔536流出。

所述固定组件55包括固定框551及顶丝件552；所述固定框551的内边缘压盖于所述透光盖板54的外边缘，保证了反应池5在移动过程中或气流增大时，透光盖板54的稳定性及腔体531的密封性。

具体地，如图5所示，所述腔体531的侧壁内部横向开设有一两端封闭的进气通道534，所述进气管51、进气孔535与该进气通道534相连通，以使气体从进气管51进入进气通道534后分流于各进气孔535并流入腔体531内。

本实用新型可同时进行光催化反应和对反应结果的在线分析，方便进行实时的生成气体的检测，实验效率高，相比传统的离线抽样检测，提高了实验的可靠性，并降低了实验数据的误差；此外，可进行同种光催化剂在同一反应体系下不同时间的产气量进行测定，从而为光催化剂的优化条件选择或者其内在催化规律的研究提供科学依据。

具体地，本实用新型用于降解空气污染气体的光催化剂活性评价，例如甲醛、乙醛、苯等有机污染物，在本实施例中，以乙醛作为污染气，即第一反应气源32的反应气，氧气作为第二反应气源33的反应气。测试时，乙醛和和氧气分别经第一反应气源32和第二反应气源33汇聚到气体混合器31，然后得到的混合气体经三通阀分别进入到反应池5及分析系统2(检测光照前乙醛的浓度值)，在光催化作用下乙醛进行分解，最后再进入到分析系统2检测光照后乙醛的浓度值，通过对比，即可得知该催化剂的乙醛光催化降解量，进而比对同一条件下不同催化剂的活性。

本实施例可通过调节流量控制器，提高反应气的浓度，重复测试乙醛光催化降解量，与第一次测试结果进行比较得出光催化性能的稳定性大小，最后以乙醛的光催化降解率和稳定性评价光催化剂的空气净化性能。

本实施例所述的光催化化学反应装置结构简单，实用性强，能够保证各反应池中光催化反应在同一体系下进行，提高了实验的准确性，实现了不同光催化剂的催化活性的评测与对比，以及对光催化活性条件优化的研究。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。