[发明专利]光电催化二氧化碳还原反应分析检测系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于光照和电解反应技术领域以及光电化学反应产物分析检测技术领域，具体地说，涉及一种光电催化二氧化碳还原反应分析检测系统及其使用方法。

背景技术

近些年来，随着经济的飞速发展，资源能源的快速消耗，大气中以CO₂为主的温室气体的浓度持续增加，如何稳定控制大气中CO₂气体浓度迅速成为研究热点。在自然界中，植物的光合作用无处不在。从能量角度出发，绿色植物利用太阳光能将大气中的CO₂转化为糖类等有机物，同时将太阳能转换并存储为化学能，这对开发低能耗的CO₂转化和利用技术具有一定的启发。光催化反应是利用太阳能激发半导体光催化材料产生光生电子--空穴，以诱发氧化--还原反应，因此可以利用光生电子还原CO₂，同时利用光生空穴氧化H₂O，以合成碳氢燃料。然而CO₂被还原后会生成CH₄、HCOOH、CH₃OH等多样复杂的产物，并且产物的量很少，现有技术很难做到对其产物进行有效的分离以及准确可靠的检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一套气密性优异，体积较小，气密性良好，能够施加光照、偏压、二氧化碳以及能分析光电催化二氧化碳还原反应性能的光电催化二氧化碳还原反应分析检测系统及其使用方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

光电催化二氧化碳还原反应分析检测系统，包括：光电催化二氧化碳还原反应装置、二氧化碳提供装置和气体定量分析检测系统。

所述光电催化二氧化碳还原反应装置，包括：反应器主体、夹紧装置、旋盖和密封片。所述反应器主体由左半反应器主体和右半反应器主体组成，右半反应器主体的一侧侧壁设置光照窗口并在光照窗口外侧设置密封片，右半反应器主体的一侧侧壁设置有右半反应器连通通道，且右半反应器连通通道和光照窗口同轴设置在右半反应器主体的两侧；在左半反应器主体的侧壁上且与于右半反应器连通通道相等高度的位置上设置有左半反应器连通通道，左半反应器连通通道和右半反应器连通通道的直径相等，且左半反应器连通通道和右半反应器连通通道通过夹紧装置进行密闭对接密闭对接，在左半反应器连通通道和右半反应器连通通道的密闭对接处设置质子交换膜，左半反应器主体的顶端设置有左半反应器瓶口内螺纹，右半反应器主体的顶端设置有右半反应器瓶口内螺纹；

所述旋盖分为两个结构大体相同的左旋盖和右旋盖，两个旋盖的下部侧壁均设置有旋盖外螺纹，左旋盖和右旋盖分别通过螺纹配合与左半反应器主体和右半反应器主体密封连接，两个旋盖上部侧壁均设置有进气口和出气口，出气口用于连接气体检测装置，每个旋盖上设置有一个贯通旋盖的液相取样孔，并在液相取样孔中设置拧紧螺栓，以通过拧紧螺栓实现密封；右旋盖顶端设置有第一电极柱和第二电极柱，左旋盖顶端设置有第三电极柱，且第一电极柱、第二电极柱和第三电极柱分别贯穿各自旋盖并与旋盖密封接触，三个电极柱与工作电极、对电极和参比电极连接，并为工作电极、对电极和参比电极连接提供偏压；工作电极与右旋盖的第二电极柱相连，参比电极与右旋盖的第一电极柱相连，对电极与左旋盖的第三电极柱相连。

所述气体定量分析检测系统，包括：检测系统第一进气口，检测系统第二进气口，第一循环出气口，第二循环出气口，气相色谱，真空压力表，循环泵，真空泵；所述检测系统第一进气口和检测系统第二进气口分别与两个旋盖的出气口密封相连，所述气相色谱设置有气相色谱定量管；所述检测系统第一进气口和检测系统第二进气口通过输气管与气相色谱的气相色谱定量管的进气口相连，气相色谱定量管的出气口通过输气管与三通阀的第一阀口相连，三通阀的第二阀口通过输气管与真空泵相连，三通阀的第三阀口通过输气管与循环泵相连，循环泵通过输气管分别与第一循环出气口和第二循环出气口，第一循环出气口和第二循环出气口分别与两个旋盖的进气口密封相连；在检测系统第一进气口、检测系统第二进气口与气相色谱定量管进气口相连的输气管上并联真空压力表，用来监测反应体系内的气体压力；在检测系统第一进气口、检测系统第二进气口与真空压力表相连的输气管上设置有第一二通阀；在真空压力表与气相色谱定量管的进气口相连的输气管上设置有第二二通阀；在气相色谱定量管的出气口与三通阀相连的输气管上设置有第三二通阀。