[实用新型]一种多用途气固相催化反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种催化反应装置，特别是一种多用途气固相催化反应装置。

背景技术

解决大气污染以及去除室内有害气体是近年来国内外环保界非常重要的议题之一。众所周知，大气污染最主要来源是汽车尾气，其主要成分是一氧化碳（CO）。在汽车排气管中利用贵金属作为催化材料对汽车尾气中的CO进行催化，使其转换成无毒的二氧化碳（CO₂），是解决汽车尾气排放的主要手段。然而，目前所采用的钯（Pd）、铂（Pt）等贵金属作为催化剂所需要的起始反应温度较高，在汽车起动初期，不能将排放尾气中的有害气体CO进行转化，从而导致其催化效率低下的现象，且其材料造价昂贵。利用镍（Ni）、氧化铝（Al₂O₃）等相对便宜的金属或金属氧化物来取代贵金属作为汽车排气管中的催化剂，是目前研发新型催化剂的主要方向。

利用光催化材料来治理大气污染以及室内有害气体污染，则是环保界另一个重要的议题。光催化技术作为一种高效、安全的环境净化技术，已经得到国际学术界的认可。特别是半导体光催化材料，如二氧化钛（TiO₂），可吸收光能将其转化为化学能，在空气净化、污水处理、抗菌除臭、防雾以及自清洁等领域有着巨大的应用前景。然而由于TiO₂光转化效率比较低（约5%），只能有限的去除有害气体，所以研发新型、高效的光催化剂也是当今催化界的当务之急。

然而，在研发上述两类催化剂时，其所需的反应装置要求又不同。

目前国内外使用的催化反应装置都是针对其中某一类催化剂而设计的，缺少能够同时对上述两类催化剂进行测试的装置，因而需要重复购买某些具有共性的设备，造成资源浪费。科学家们还发现TiO₂基等复合材料能够同时满足上述两类催化剂的诉求，可以运用在汽车尾气治理以及光催化治理空气中。如果使用现有的催化反应设备，测试需要分开进行，造成测试周期长等问题，且温度、湿度、气压、氧含量、气流等环境因素也会影响催化剂性能的测试结果，难以快速并准确地评价光催化材料的性能。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种多用途气固相催化反应装置。它可以自由以及快速地在光催化反应测试、需加热的气固相催化反应测试、不需加热的气固相催化反应测试之间进行转换，快速简便地测试同一种催化剂对不同催化反应类型的催化活性，丰富催化反应测试类型，提高测试速度。

本实用新型的技术方案：一种多用途气固相催化反应装置，包括进气腔，进气腔左侧通过第三泄气阀与四级质谱仪连接，进气腔上方通过第二闸式阀与分子泵连接，进气腔右侧通过第一闸式阀与反应腔连接，进气腔下方依次通过第一泄气阀、第二泄气阀与气瓶连接；所述分子泵上方连接有旋转泵；所述反应腔上壁设有观察窗，观察窗上端设有暗箱，暗箱顶部设有光源设备；所述反应腔右侧设有真空穿通密封件，真空穿通密封件左端连接有样品架，样品架设有加热装置。

前述的多用途气固相催化反应装置，所述第一泄气阀分别连接两个以上的第二泄气阀，第二泄气阀另一端连接有气瓶。

前述的多用途气固相催化反应装置，所述观察窗由石英玻璃制成。

前述的多用途气固相催化反应装置，所述加热装置包括热电偶和加热丝。

与现有技术相比，本实用新型利用进气腔、反应腔、分子泵、旋转泵、真空穿通密封件、泄气阀、闸式阀等设计出密闭的测试所需环境，通过光源设备为光催化反应测试提供光源，气瓶为催化反应提供反应气体，同时可根据测试催化反应的需要更换气体，通过泄气阀准确地调节不同气体之间的比例，模拟反应环境，提高实验的准确性，加热装置为需要加热的气固催化反应测试提供热源，使得装置可以自由、快速地在光催化反应测试、需加热的气固相催化反应测试、不需加热的气固相催化反应测试之间进行转换，快速简便地测试同一种催化剂对不同催化反应类型的催化活性，丰富催化反应测试类型，提高测试速度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

附图中的标记为：1-分子泵，2-第二闸式阀，3-光源设备，4-暗箱，5-观察窗，6-真空穿通密封件，7-样品架，8-反应腔，9-第一闸式阀，10-气瓶，11-第二泄气阀，12-第一泄气阀，13-进气腔，14-四级质谱仪，15-第三泄气阀，16-旋转泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。