[发明专利]一种节能的制备碳氢化合物的实验装置

说明书

本发明公开了一种节能的制备碳氢化合物的实验装置，包括电解水装置、气体混合器、反应装置、进样装置、温控装置、产品检测装置；在所述电解水装置进行电解水反应得到的氢气，与二氧化碳、氮气一同进入所述气体混合器；所述气体混合器与所述反应装置连接，所述温控装置给所述反应装置加热；反应装置包括反应管、光照口、催化剂室；所述催化剂室位于所述反应管的中部，所述光照口设置在所述温控装置的两侧；将光催化应用到二氧化碳转化中，利用太阳能或光源等照射反应器，在催化剂室中放入含感光材料的催化剂，引起活化能降低，加快了原料的转变。

技术领域

本发明涉及一种制备碳氢化合物的实验装置，特别是一种利用光和光敏催化剂催化反应，具有节能优点的制备碳氢化合物的实验装置。

背景技术

煤、石油、天然气等燃料的使用所引发的的温室效应、空气污染等环境问题越来越成为不容忽视的社会问题，而燃料的不可再生性也意味着这种能源利用方式的不可持续性。在这样的背景下，寻找和利用清洁、安全、可再生的新能源成为了亟待研究人员解决的问题。以二氧化碳为主的温室气体是导致全球气候变暖的主要原因，捕集和利用既缓解温室效应又以碳源形式储存下来，吸附被认为是目前二氧化碳捕获行之有效的方法，为解决颗粒吸附剂工业应用压降低大的缺陷、建立二氧化碳高效捕获体系，迫切需要开发出一种高吸附能力、高稳定性的吸附剂以及传质传热效果良好的高性能反应器。而人造光合作用的实验装置的原理是，利用水和二氧化碳为原料，光照条件下制备碳氢化合物，能够实现碳中心的还原，获得甲烷、乙烷等能源产品。

二氧化碳能够在水相或溶剂中光催化剂作用下进行还原反应，当带有足够势能的一定波长的光照射下，二氧化钛表面被激发产生电子和空穴对(e-/h+),光生电子和空穴在晶格内分开，被二氧化钛上的活性位点捕获避免了湮灭，空穴与表面吸附的水分子反应产生了氧和H·+自由基和·CO2-自由基，刚一开始H·+自由基和·CO2-自由基相互反应会生成CO，随着反应的进行·CO3-自由基和HCOO-生成，·CO3-自由基与H·+自由基反应得到CH4甲烷，与·OH-自由基反应得到甲醇，大量的H·+会生成氢气。总言之，光催化应用到二氧化碳转化中，利用太阳能、光源等照射反应器，催化剂中含有感光材料，引起活化能降低，更容易加快实现原料的转变。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种利用光能催化反应，结构简单，节能的制备碳氢化合物的实验装置。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种节能的制备碳氢化合物的实验装置，包括电解水装置、气体混合器、反应装置、进样装置、温控装置、产品检测装置；在所述电解水装置进行电解水反应得到的氢气，与二氧化碳、氮气一同进入所述气体混合器；所述气体混合器与所述反应装置连接，所述温控装置用于控制所述反应装置的温度，所述反应装置得到的反应产物进入所述进样装置后，由所述产品检测装置分析检测；其中，

所述气体混合器入口有三个通道，分别接入氢气、二氧化碳、氮气，所述通道分别设置有开关控制阀和质量流量计；所述气体混合器出口设置开关控制阀；

所述反应装置包括反应管、光照口、催化剂室；所述温控装置设置在所述反应管的两侧，所述催化剂室位于所述反应管的中部，所述光照口设置在所述温控装置的两侧并对准所述催化剂室。

优选地，所述进样装置包括控制阀、进样瓶和放置在进样瓶内部的内衬管，所述控制阀设置在进样装置的入口处，所述进样瓶内部设有底座，所述底座由第一部分和直径小于第一部分的第二部分组成，所述第一部分设有第一凹槽，所述第二部分设有与所述第一凹槽相连的第二凹槽，所述第一部分的直径等于所述进样瓶的内径，所述第二凹槽的内径等于所述内衬管的外径。

优选地，本发明的一种节能的制备碳氢化合物的实验装置，还包括纯净水槽，所述纯净水槽与所述电解水装置连接。

优选地，所述产品检测装置为热导检测器或氢焰离子化检测器。