一种间歇型光催化还原CO2反应装置

一种间歇型光催化还原co2反应装置
技术领域
1.本实用新型涉及光催化技术领域，尤其涉及一种间歇型光催化还原co2反应装置。


背景技术：

2.由于煤炭、石油、天然气等化石燃料的大量使用，大气中co2的浓度逐渐增加，这导致了全球性温室效应问题，如何降低大气中co2浓度也已日益得到人们的关注。在众多消除co2的途径中，通过光催化co2还原能够对太阳能进行固定，将co2转化成ch4、co、ch3oh等一系列能源物质，不仅可以降低大气中co2的浓度，而且可以缓解目前所面临的能源危机问题，因此研究co2加氢反应过程具有重要的意义。同时太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源，是未来社会一种重要的能源形式。
3.相比较于常规热催化还原co2反应，光催化还原co2反应条件温和，但是其反应效率低下，在常规流动型热催化反应装置上进行光催化还原co2反应，其产物浓度太低，难以进行检测，不利于对其反应机理探究和催化效率的提升。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种可以蓄积催化co2还原反应产物的间歇型光催化还原co2反应装置，能够研究催化反应时间与产物产量的关系，有利于催化剂的筛选。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
8.本实用新型提供一种间歇型光催化还原co2反应装置，其包括：玻璃反应器和设置在玻璃反应器底部的玻璃冷凝层；玻璃反应器的开口通过玻璃塞密封，玻璃塞上设有第一开关阀和第一接口；第一接口连接于co2气体容器的出气端；玻璃反应器上还设有第二接口，在第二接口处还设有第二开关阀。
9.本实用新型间歇型光催化还原co2反应装置可选地方案中，玻璃冷凝层设有刚好容置玻璃反应器下端部的凹槽，玻璃冷凝层设有相互连通的进水口和出水口，出水口位于进水口的上端。
10.本实用新型间歇型光催化还原co2反应装置可选地方案中，玻璃反应器内部还放置有磁子。
11.本实用新型间歇型光催化还原co2反应装置可选地方案中，在抽真空阶段，第二接口连接于真空泵；在光催化还原co2反应和产物检测阶段，第二接口处密封有橡胶塞。
12.本实用新型间歇型光催化还原co2反应装置可选地方案中，玻璃塞为磨口玻璃塞，并且通过涂抹真空酯密封在玻璃反应器开口处。
13.本实用新型间歇型光催化还原co2反应装置可选地方案中，第二接口设置在玻璃反应器的侧部。
14.本实用新型间歇型光催化还原co2反应装置可选地方案中，开口设置在玻璃反应器的顶端。
15.(三)有益效果
16.本实用新型的有益效果是：
17.1、本实用新型提供的一种间歇型光催化还原co2反应装置，相比较于流动型装置，能够实现对反应产物进行积累从而使其达到色谱所能检测到的浓度，能够研究催化反应时间与产物产量的关系，方便的对一些低活性的光催化还原co2催化剂进行筛选；同时本实用新型能够排除热效应对反应的影响，有利于其光催化反应机理的探究；可适用于在实验规模对光催化还原co2反应进行研究。
18.其中，在玻璃反应器加装循环水玻璃层能够有效地对玻璃反应器的反应部位温度进行控制，从而排除热效应对该光催化反应的影响，有利于其光催化机理的探究和催化效率的提升。
附图说明
19.图1为本实用新型的间歇型光催化还原co2反应装置的实施例1的主视示意图；
20.【附图标记说明】
21.1：玻璃反应器；
22.2：玻璃冷凝层；
23.3：玻璃塞；
24.4：第一开关阀；
25.5：第一接口；
26.6：第二接口；
27.7：第二开关阀；
28.8：进水口；
29.9：出水口；
30.10：磁子；
31.11：氙灯。
具体实施方式
32.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”......等方位名词以图1的定向为参照。
33.本实用新型提供一种间歇型光催化还原co2反应装置，其包括：玻璃反应器和设置在玻璃反应器底部的玻璃冷凝层；玻璃反应器的开口通过玻璃塞密封，玻璃塞上设有第一开关阀和第一接口；第一接口连接于co2气体容器的出气端；玻璃反应器上还设有第二接口，在第二接口处还设有第二开关阀。
34.其中，玻璃反应器和玻璃冷凝层，均采用玻璃材质制成，有利于光透到玻璃反应器内部进行光催化还原co2反应；此外，玻璃反应器通过通过第一开关阀，控制co2是否进气，即控制玻璃反应器向外打开或者关闭。co2气体容器可以但不仅限于装载有co2气体的气球。
35.为控制玻璃反应器反应的温度，玻璃冷凝层设有刚好容置玻璃反应器下端部的凹槽，玻璃冷凝层设有相互连通的进水口和出水口，出水口位于进水口的上端；进水口和出水口分别与外界冷凝水的出水口和冷凝水进水口相连，出水口还可以与废水收集池连接；
36.为实现玻璃反应器中的反应液的搅拌，玻璃反应器内部还放置有磁子，只要将玻璃反应器放置于磁力搅拌器上就可以实现搅拌的功能。
37.为更有利于在玻璃反应器中充满co2气体，并且不包含其它的气体，在充气之前，第二接口连接于真空泵用于抽真空；为便于蓄积反应产物，也便于将蓄积的反应产物直接用于检测，在玻璃反应器的光催化还原co2反应和产物检测阶段，在第二接口处密封有橡胶塞。产物检测阶段可以直接使用气体进样针穿透橡胶塞抽取玻璃反应器内的气相产物进行色谱检测，气相产物包括co、ch4、c2h4等物质。
38.为提高密封性，玻璃塞为磨口玻璃塞，并且通过涂抹真空酯密封在玻璃反应器开口处。
39.为便于抽取玻璃反应器内的杂质气体，也便于检测气相产物，将第二接口设置在玻璃反应器的侧部。
40.为便于co2能够更为均匀和快速的充满整个玻璃反应器，将开口设置在玻璃反应器的顶端。
41.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
42.实施例1
43.如图1所示：
44.间歇型光催化还原co2反应装置，其包括：玻璃反应器1和设置在玻璃反应器1底部的玻璃冷凝层2；
45.玻璃反应器1在顶部设有开口，开口通过磨口玻璃塞3密封，并且通过涂抹真空酯密封；
46.玻璃塞3上设有第一开关阀4和第一接口5；第一接口5连接于装满有co2气体气球的出气端；
47.在玻璃反应器1的侧部向外延伸设有第二接口6，在第二接口6处还设有第二开关阀7，在抽真空阶段，第二接口6连接于真空泵；在光催化还原co2反应和产物检测阶段，第二接口6处密封有橡胶塞；
48.玻璃冷凝层2设有刚好容置玻璃反应器1下端部的凹槽，玻璃冷凝层2设有相互连通的进水口8和出水口9，出水口9位于进水口8的上端，出水口9和进水口8分别位于玻璃冷凝层2两侧；进水口8与冷凝水的出水口连接，出水口9与冷凝水的进水口连接；
49.玻璃反应器1内部还放置有磁子10。
50.实施例2
51.如图1所示：
52.实施例1的间歇型光催化还原co2反应装置用于催化co2还原反应的方法，其步骤包
括：
53.s1将研磨后的催化剂和磁子10加入玻璃反应器1中，注入15ml去离子水，用磨口玻璃塞3涂抹真空酯将玻璃反应器1密封，关闭第一开关阀4，并将充满co2气体的气球与第一接口5相连；
54.s2抽真空：将第二接口6与真空泵相连接，关闭第二接开关阀，将反应器置于磁力搅拌器上进行搅拌；打开真空泵，缓慢打开第二接开关阀对反应器进行抽真空，继续保持抽真空2min然后关闭第二接开关阀；
55.s3充气：打开第一开关阀4使得装载有co2气球的co2气体充满整个玻璃反应器1后，关闭第一开关阀4，反复进行抽真空
‑
充气流程2次，并在最后一次充气过程中保持第一开关阀4打开5分钟，使得玻璃反应器1内的液体充分溶解co2气体，最后关闭第一开关阀4，撤去真空泵，并在第二接口6塞上橡胶塞；
56.s4冷凝：将进水口8与循环冷凝水的出水口9连接，出水口9与循环冷凝水的进水口8连接，将反应温度控制在10℃，并用氙灯11对玻璃反应器1的反应部位进行照射。
57.s5检测：色谱检测气相产物时，将第一开关阀4打开，使用气体进样针穿透橡胶塞抽取反应器内的气相产物(co、ch4、c2h4等)以进样检测；
58.色谱检测液相产物(ch3oh、c2h5oh等)时，则在反应结束后，将玻璃反应器里面的物质通过离心去除固体催化剂后通过自动进样器进样检测。
59.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
60.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
61.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
62.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
63.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是
示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。