一种光电同步催化氧化no反应装置制造方法
【专利摘要】一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于：它包括反应器气预处理系统(1)、光电同步催化氧化NO系统(2)和NO-NO2-NOx分析系统(3)，光电同步催化氧化NO系统(2)的进气端和出气端分别对应连接反应器气预处理系统(1)和NO-NO2-NOx分析系统(3)；本发明通过电化学工作站外加恒定电位迫使电子定向移动，避免电子和空穴复合，延长空穴的寿命，从而延长催化剂的使用寿命，提高NO的降解效率；同时从制备方法上提高了光催化剂的催化活性。
【专利说明】一种光电同步催化氧化NO反应装置
【技术领域】
[0001]本发明属于光电催化反应装置【技术领域】，具体讲就是涉及一种光电同步催化氧化NO反应装置，能够大幅提高光催化剂催化活性，延长装置使用寿命。
【背景技术】
[0002]环境污染和能源短缺是目前人类面临和亟待解决的两大世界难题，治理环境污染的一种思路就是讲污染物进行性质改变使其成为无无毒无害无污染的物质，目前，光催化反应能将某些污染源进行无害化处理成为一种理想的环境污染治理和洁净能源生产技术。光催化反应是利用光能进行物质转化的一种方式，是光和物质之间相互作用的多种方式之一，是物质在光和催化剂同时作用下所进行的化学反应。光催化是催化化学、光电化学、半导体物理、材料科学和环境科学等多学科交叉的新型研宄领域。光催化具有能在室温下深度反应且可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能而成为解决环境污染和能源短缺的一个重要手段，光电催化技术应用广泛，光电催化能够更好的促进光生电子、空穴的分离，光电催化固氮成氨，固二氧化碳成有机物，光电合成化学药品和材料以及利用光电催化变废为利、保护环境等，都是目前快速发展的行业，
[0003]1972年，人类首先在在η型半导体打02电极上发现了水的光电催化分解作用。以此为契机，开启了多相催化研宄的新领域。以20世纪70年代世界范围内的能源危机为背景，前期研宄大多限于太阳能的转换和储存(光解水制氢)。长期研宄表明，光催化方法能将多种有机污染物彻底矿化去除，为各种有机污染物和还原性的无机污染物，特别是生物难降解的有毒有害物质的去除，提供了一种极具前途的环境污染深度净化技术。最近几年来，随着纳米技术的发展，利用纳米二氧化钛光催化剂成膜后的超亲水性和光催化活性研制开发具有自清洁和光催化性能的纳米光催化膜功能材料，给纳米光催化技术的基础研宄和开发应用注入了新的活力，是纳米光催化成为近年来国际上最活跃的研宄领域之一。
[0004]在纳米光催化领域光生载流子的快速复合是制约光催化技术工业化应用的主要原因，经研宄发现电场存在下的电辅助光催化是提高电子一空穴参与光催化反应的有效手段。因此利用电辅助光催化这一原理，设计有效的光电催化反应装置，成为充分发挥光催化剂的价值，为光催化技术的实际应用提供一种合适装置成为亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是如上所述利用电辅助光催化原理设计一种光电同步催化氧化NO反应装置，能够大幅提高光催化剂催化活性和延长装置使用寿命。
[0006]技术方案
[0007]用于实现上述技术目的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:它包括反应器气预处理系统、光电同步催化氧化NO系统和NO-NO2-NOx*析系统，光电同步催化氧化NO系统的进气端和出气端分别对应连接反应器气预处理系统和NO-NO2-NOx*析系统；
[0008]所述反应器气预处理系统包括零级空气发生器和NO气瓶，零级空气发生器和NO气瓶输出端都连接到气体混合器，气体混合器输出端连接到加湿器，加湿器的输出端连接到光电同步催化氧化顯系统；
[0009]所述光电同步催化氧化勵系统包括光源单元、催化勵反应器单元和电化学辅助单元，光源单元给催化勵反应器单元提供光能，电化学辅助单元通过第一导线和第二导线与催化勵反应器单元连接；
[0010]所述勵-勵厂勵^分析系统包括勵-勵厂呢分析仪，勵-勵厂勵^分析仪连接到光电同步催化氧化顯系统的输出端。
[0011]进一步，所述催化勵反应器单元包括箱体，箱体用内嵌有石英玻璃板的顶盖密封，箱体内装有光催片，光催片的两端连接到第一导线和第二导线，第一导线和第二导线穿出箱体与电化学辅助单元连接，所述光催片放置在玻璃托盘上，玻璃托盘装在热交换管上，热交换管两端连接有输水管，输水管连接到恒温水槽，加湿器的输出端连接到箱体的侧壁上，勵-勵分析仪输入端连接到箱体的侧壁。
[0012]进一步，所述电化学辅助单元包括电化学工作站和电解池，电解池的对电极和参比电极连接到电化学工作站，电解池的工作电极连接到第二导线，第一导线连接到电化学工作站的阳极端。
[0013]进一步，所述光源单元包括灯头架，—灯利用灯头夹装在灯头架内，—灯发出的光线透过石英玻璃板射进箱体内。
[0014]进一步，所述勵-勵厂勵,分析仪出气端连接有尾气处理器，尾气处理器出口装有尾气排放阀。
[0015]进一步，所述第一导线和第二导线穿过箱体处装有电缆密封件；
[0016]所述加湿器的输出端和顯-勵厂勵^分析仪输入端连接到箱体侧壁处装有管道密封件。
[0017]进一步，所述顶盖与箱体之间装有密封圈。
[0018]进一步，所述箱体的气体输入端位于光催片上方，气体输出端位于光催片下方。
[0019]进一步，所述对电极和工作电极为铂片，参比电极为甘汞电极，电解质为0.511101/1
%2304溶液。
[0020]进一步，所述零级空气发生器和勵气瓶输出端都装有流量阀。
[0021]有益效果
[0022]本发明通过电化学工作站外加恒定电位迫使电子定向移动，避免电子和空穴复合，延长空穴的寿命，从而延长催化剂的使用寿命，提高勵的降解效率；同时从制备方法上提高了光催化剂的催化活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]附图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例，对本发明做详细说明
[0025]实施例
[0026]如附图1所示，一种光电同步催化氧化勵反应系统，其特征在于:它包括反应器气预处理系统1、光电同步催化氧化NO系统2和NO-NO2-NOx分析系统3，光电同步催化氧化NO系统2的进气端和出气端分别对应连接反应器气预处理系统I和NO-NO2-NOx*析系统3 ；
[0027]所述反应器气预处理系统I包括零级空气发生器101和NO气瓶102，零级空气发生器101和NO气瓶102输出端都连接到气体混合器103，气体混合器103输出端连接到加湿器104，加湿器104的输出端连接到光电同步催化氧化NO系统2 ;零级空气发生器101和NO气瓶102输出端都装有流量阀。零级空气发生器101处理后的空气和NO气瓶102中的NO通过气体混合器103混合，之后通过加湿器104水洗润湿的混合气通入光电同步催化氧化NO系统2
[0028]所述光电同步催化氧化NO系统2包括光源单元201、催化NO反应器单元202和电化学辅助单元203，光源单元201给催化NO反应器单元202提供光能，电化学辅助单元203通过第一导线203a和第二导线203b与催化NO反应器单元202连接；
[0029]所述NO-NO2-NOx*析系统 3 包括 NO-NO 2_Ν0Χ*析仪 301，NO-NO 2_Ν0Χ*析仪 301 连接到光电同步催化氧化NO系统2的输出端，NO-NO2-NOx分析仪301出气端连接有尾气处理器302，尾气处理器302出口装有尾气排放阀302a。
[0030]所述催化NO反应器单元202包括箱体202a，箱体202a用内嵌有石英玻璃板202b的顶盖202c密封，箱体202a内装有光催片202d，光催片202d的两端连接到第一导线203a和第二导线203b，第一导线203a和第二导线203b穿出箱体202a与电化学辅助单元203连接，所述光催片202d放置在玻璃托盘202e上，玻璃托盘202e装在热交换管202f上，热交换管202f两端连接有输水管202g，输水管202g连接到恒温水槽202h，加湿器104的输出端连接到箱体202a的侧壁上，NO-NO2-NOx分析仪301输入端连接到箱体202a的侧壁。
[0031]所述电化学辅助单元203包括电化学工作站203c和电解池203d，电解池203d的对电极203d01和参比电极203d02连接到电化学工作站203c，电解池203d的工作电极203d03连接到第二导线203b，第一导线203a连接到电化学工作站203c的阳极端。第一导线203a和第二导线203b穿过箱体202a处装有电缆密封件202a01 ;对电极203d01和工作电极203d03为铂片，参比电极203d02为甘汞电极，电解质为0.5mol/L Na2SO4溶液。
[0032]所述光源单元201包括灯头架201a，UV灯201b利用灯头夹201c装在灯头架201a内，UV灯201b发出的光线透过石英玻璃板202b射进箱体202a内。
[0033]所述加湿器104的输出端和NO-NO2-NOx分析仪301输入端连接到箱体202a侧壁处装有管道密封件202a02。所述顶盖202c与箱体202a之间装有密封圈202c01。
[0034]所述箱体202a的气体输入端位于光催片202d上方，气体输出端位于光催片202d下方。
[0035]本系统不仅可以利用电化学辅助装置来有效地提高光催化反应的效率(，亦可以利用外加光源的三电极系统电解池，将其拓展应用到水解制氢、CO2还原、还原重金属离子等多方面，从而构筑成一体系双功能的新型反应装置，即一方面光电催化氧化气相污染物，另一方面光电催化还原液相污染物和能源再生，从而构筑成一体系双功能的新型光电催化反应装置。
[0036]本发明通过电化学工作站外加恒定电位迫使电子定向移动，避免电子和空穴复合，延长空穴的寿命，从而延长催化剂的使用寿命，提高NO的降解效率；同时从制备方法上提高了光催化剂的催化活性。
【权利要求】
1.一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:它包括反应器气预处理系统(I)、光电同步催化氧化NO系统(2)和NO-NO2-NOx*析系统(3)，光电同步催化氧化NO系统(2)的进气端和出气端分别对应连接反应器气预处理系统(I)和NO-NO2-NOx*析系统(3)； 所述反应器气预处理系统(I)包括零级空气发生器(101)和NO气瓶(102)，零级空气发生器(101)和NO气瓶(102)输出端都连接到气体混合器(103)，气体混合器(103)输出端连接到加湿器(104)，加湿器(104)的输出端连接到光电同步催化氧化NO系统(2); 所述光电同步催化氧化NO系统(2)包括光源单元(201)、催化NO反应器单元(202)和电化学辅助单元(203)，光源单元(201)给催化NO反应器单元(202)提供光能，电化学辅助单元(203)通过第一导线(203a)和第二导线(203b)与催化NO反应器单元(202)连接； 所述 NO-NO2-NOx*析系统(3)包括 NO-NO 2-N0x*析仪(301)，NO-NO 2_Ν0Χ*析仪(301)连接到光电同步催化氧化NO系统⑵的输出端。
2.如权利要求1所述的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:所述催化NO反应器单元(202)包括箱体(202a)，箱体(202a)用内嵌有石英玻璃板(202b)的顶盖(202c)密封，箱体(202a)内装有光催片(202d)，光催片(202d)的两端连接到第一导线(203a)和第二导线(203b)，第一导线(203a)和第二导线(203b)穿出箱体(202a)与电化学辅助单元(203)连接，所述光催片(202d)放置在玻璃托盘(202e)上，玻璃托盘(202e)装在热交换管(202f)上，热交换管(202f)两端连接有输水管(202g)，输水管(202g)连接到恒温水槽(202h)，加湿器(104)的输出端连接到箱体(202a)的侧壁上，NO-NO2-NOj^IF仪(301)输入端连接到箱体(202a)侧壁。
3.如权利要求1所述的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:所述电化学辅助单元(203)包括电化学工作站(203c)和电解池(203d)，电解池(203d)的对电极(203d01)和参比电极(203d02)连接到电化学工作站(203c)，电解池(203d)的工作电极(203d03)连接到第二导线(203b)，第一导线(203a)连接到电化学工作站(203c)的阳极端。
4.如权利要求1所述的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:所述光源单元(201)包括灯头架(201a)，UV灯(201b)利用灯头夹(201c)装在灯头架(201a)内，UV灯(201b)发出的光线透过石英玻璃板(202b)射进箱体(202a)内。
5.如权利要求1所述的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:所述NO-NO2-NOx分析仪(301)出气端连接有尾气处理器(302)，尾气处理器(302)出口装有尾气排放阀(302a) ο
6.如权利要求1或2所述的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:所述第一导线(203a)和第二导线(203b)穿过箱体(202a)处装有电缆密封件(202a01)； 所述加湿器(104)的输出端和NO-NO2-NOj析仪(301)输入端连接到箱体(202a)侦J壁处装有管道密封件(202a02)。
7.如权利要求2所述的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:所述顶盖(202c)与箱体(202a)之间装有密封圈(202c01)。
8.如权利要求2所述的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:所述箱体(202a)的气体输入端位于光催片(202d)上方，气体输出端位于光催片(202d)下方。
9.如权利要求3所述的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:所述对电极(203d01)和工作电极(203d03)为铂片，参比电极(203d02)为甘汞电极，电解质为0.5mol/L Na2SO4溶液。
10.如权利要求1所述的一种光电同步催化氧化NO反应系统，其特征在于:所述零级空气发生器(101)和NO气瓶(102)输出端都装有流量阀。
【文档编号】B01D53/86GK104492233SQ201410719787
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】张蝶青, 戴文锐, 朱巍, 刘凡凡, 李贵生, 张明华, 李和兴 申请人:上海师范大学