一种卧式高温光热催化反应设备的制作方法

本实用新型涉及一种卧式高温光热催化反应设备，特别是涉及一种用于光解水制氢、光催化制氢、材料制备、材料合成、材料表征、催化降解有机物、催化降解有害气体(甲醛、乙醛、二氧化碳)、热催化、光化学、光催化、光降解、有机化学等领域的光热协同反应设备。

背景技术：

卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，主要应用光化学领域、新能源、新材料、信息处理等技术。光化学是研究处于电子激发态的原子、分子的结构及其物理化学性质的科学。现代分子光化学是一门多学科交叉的边缘学科，包括有机光化学、无机光化学、高分子光化学、生物光化学、光电化学和光物理等门类。现代光化学对电子激发态的研究所建立的新概念、新理论和新方法大大开拓了人们对物质认识的深度和广度，对了解自然界的光合作用和生命过程，对太阳能的利用、环境保护、开创新的反应途径、寻求新的材料提供了重要基础，在新能源、新材料和信息处理新技术等高技术领域中发挥着越来越重要的作用。该系统的应用对光化学的发展起到了重要的支撑作用。

微量气体收集及在线测试系统(ZL201020265986.2)，采用的是玻璃系统(如图1)收集微量的气体，并采用手动六通阀、四通阀、三通阀配合使用(如图2)。实用新型，一种全自动光催化活性评价系统(ZL201620142695.1，如图3)，是在微量气体收集及在线测试系统的基础上的升级、扩充，配合玻璃反应瓶或反应釜实用。

这两个专利，采用的都是玻璃反应器，磁力搅拌下的多相反应，一般在常温下反应，最高200℃；常压下或真空状态下使用；不能满足高温光热催化反应(1000℃)，实现材料的合成与光热催化活性表征。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于克服现有光催化评价系统，实现在高温下(1000℃)，光热协同的情况下，实现催化新材料的合成与光热催化活性表征。卧式高温光热催化反应设备，主要需要解决的技术问题：

1.高温光热反应炉实现光催化反应体系的温度达到，常温～1000℃(连续可调、程序升温)；

2.高温光热反应炉炉体开孔，可以让紫外光、可见光、红外光等光源照射到催化剂材料的表面，实现光热协同；

3.光热催化反应器采用高透光石英玻璃管；

4.光热催化反应器可以实现气氛保护、抽取真空、PECVD等功能；

一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，适用于光照情况下的材料合成与材料表征。材料合成，加入光源的情况下，提高催化剂材料的产率、改变材料的形貌特征、提高材料的各种性能。材料表征，评价光热协同情况下催化剂材料的活性，主要用于应用于光解水制氢、光解水制氧、二氧化碳还原、气相光催化、甲醛气体的光催化降解、VOCs、NOx、SOx、固氮等领域。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案:

一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，包括高温光热反应炉、石英反应管、法兰接头、光源、导光柱、滑动结构等，光温光热反应炉上部开通孔，将导光柱置于开孔内，用于将位于上方光源产生的光，通过导光柱由外向内导入石英反应管并照射到反应样品上。

进一步的，所述高温光热反应炉可以上部、侧部或底部开通孔，通孔可以是一个或多个。

进一步的，所述石英反应管，石英反应管内部用于放置实验样品，用于材料合成或表征，两端为法兰接头，用于连接真空系统、气氛保护、PECVD等。

进一步的，所述法兰接头位于石英反应管两端，用于真空密封、高温密封、气氛保护或反应。

进一步的，所述光源，可以是氙灯光源、汞灯光源、LED光源、微波无极灯、激光、卤素灯等，可以平行光、汇聚光，也可以紫外光、可见光、红外光。

进一步的，所述导光柱，可以是高透光石英棒，玻璃棒，通光孔，两端为高洁净平面，利于光的导入和导出。

进一步的，所述滑动结构，为整个设备的支撑结构，可以滑动的高温光热反应炉，可以方便的将石英反应管中的样品置于加热区中，并方便的在反应完成后移出。

与现有技术相比，本实用新型提供的种卧式高温光热催化反应设备的有益效果在于:

(1)实现了光热催化的温度可调节，常温～1000℃(连续可调、程序升温)；

(2)实现了光热催化的光源光谱可调节，实现了紫外光、可见光、红外光等光源照射到催化剂材料的表面，实现光热协同实现了气氛保护、抽取真空、PECVD等功能，可以再光热协同的作用下，研究材料的合成与表征。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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为现有技术微量气体收集及在线检测系统的结构示意图；

图2为现有技术微量气体收集及在线检测系统的在线取样部的构成示意图；

图3为本现有技术全自动超微量光催化活性评价系统的结构示意图；

图4为本实用新型中卧式高温光热催化(光热协同)反应设备的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，包括高温光热反应炉1，其石英反应管4的两端分别安装有一个法兰，每个法兰可以安装气路组件；炉体内部使用纳米保温材料3隔热，确保各部件在适宜的温度下工作的同时，尽可能缩小体积，装置上端固定放置光源发射装置，光源处可放置多种滤光片，以满足各种实验需求；石英导光柱5于炉体固定，一端位于光源下方，另一端位于实验反应器上方，光线通过石英导光柱5直接导入实验反应器，实现光热系统实验；实验后，利用设备的滑动结构，可使样件快速冷却。

一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，采用氙气光源，使用了先进的散热模式，延长灯泡的使用寿命，最高可达3000h；高效的电光转换效率，可以输出高能量平行光，功率可达到50W；简易的光学结构，可以选择不同的波长、波段，满足多样化使用需求；模块化的设计极大提高了产品的安全性和稳定性，可实现高能量密度、长时间连续照射；光源直接照射在处于高温状态下的样品表面，可以达到与以往传统实验完全不同的实验效果；气路连接方式采用快速连接法兰结构，方便快捷；通过滑动结构实现样件的快速冷却。

如图4，一种卧式高温光热催化(光热协同)反应设备，高温光热反应炉1，其石英反应管4的两端分别安装有一个密封法兰；可以进行真空获得及气体流量导入，高温光热反应炉1，通过加热区2进行均匀的加热，高温光热反应炉1的上端设有垂直光照射装置氙灯光源6，不同谱线的光通过石英导光柱5导入到石英反应管4的中间平整表面上方，进而照射在实验样件上，石英导光柱5固定于高温光热反应炉1上；由纳米保温材料3及石英导光柱5确保垂直光照射装置氙灯光源箱6以及光源控制器7不会受到高温影响；氙灯光源箱6及光源控制器7分别位于高温光热反应炉1上方固定，使得实验过程中光照保持稳定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。