[发明专利]一种确定光催化反应中单位光催化剂吸附水量的最佳值的系统和方法

说明书

本发明公开了一种确定光催化反应中单位光催化剂吸附水量的最佳值的系统和方法，包括光催化反应装置和洗脱装置，洗脱装置包括气瓶、气体质量流量计和通气管，通气管的一端与气瓶连接，气体质量流量计安装于通气管上，光催化反应装置包括光催化反应器、温度控制装置、气体检测器和出气管，光催化反应器与温度控制装置连接，通气管的另一端与光催化反应器入口连通，出气管的一端与光催化反应器出口连通，另一端与气体检测器连接，光催化反应器上设有注水口，注水口通过橡胶塞密封。该系统结构简单，操作方便。该方法基于所述的系统，简单易行，能确定光催化反应中光催化剂吸附水量的最佳值。

技术领域

本发明涉及光催化反应技术领域，具体涉及一种确定光催化反应中单位光催化剂吸附水量的最佳值的系统和方法。

背景技术

21世纪，能源问题已经成为了人类发展道路上的一个重大挑战。煤炭、石油等传统不可再生能源不仅仅存在污染的问题，而且能源枯竭的问题迫在眉睫。

光催化技术能够把CO₂还原为CH₄，把水分解为氢气和氧气，有效地把太阳能转化为化学能，为人类提供清洁的能源燃料，因此光催化技术吸引了广大科研工作者的极大兴趣。但是，目前光催化反应的量子效率比较低(目前已知最高的光催化反应的量子效率仅仅能达到1％)，这严重限制了光催化反应的应用。

通过我们的研究发现，光催化剂上面吸附水的量会影响光催化剂的反应活性和量子效率。当水的吸附量在某个最佳值的时候，光催化剂有最佳的反应活性和量子效率；当水的吸附量偏离最佳值的时候，光催化剂的反应活性和量子效率相比于最佳值有所下降，因此，亟需研发一种能够确定光催化反应中单位光催化剂吸附水量的最佳值的系统和方法。

发明内容

基于上述现有技术，本发明提供了一种确定光催化反应中单位光催化剂吸附水量的最佳值的系统和方法，该系统结构简单，操作方便，用于确定光催化反应中光催化剂吸附水量的最佳值。

该方法基于所述的系统，简单易行，能确定光催化反应中光催化剂吸附水量的最佳值。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种确定光催化反应中单位光催化剂吸附水量的最佳值的系统，包括光催化反应装置和洗脱装置，洗脱装置包括气瓶、气体质量流量计和通气管，通气管的一端与气瓶连接，气体质量流量计安装于通气管上，光催化反应装置包括光催化反应器、温度控制装置、气体检测器和出气管，光催化反应器与温度控制装置连接，通气管的另一端与光催化反应器入口连通，出气管的一端与光催化反应器出口连通，另一端与气体检测器连接，光催化反应器上设有注水口，注水口通过橡胶塞密封。

所述的温度控制装置包括循环水套、循环水管路和循环水仪，循环水仪通过循环水管路与循环水套连接，光催化反应器与循环水套连接。

光催化反应装置还包括光源，光催化剂反应器的顶部为石英盖，光源位于光催化反应器的正上方，注水口设置于光催化剂反应器侧壁上，循环水套包覆于光催化反应器的外壁上，注水口位于循环水套的上方。

一种确定光催化反应中光催化剂吸附水量的最佳值的方法，包括如下步骤：

1、将光催化剂均匀的分散在光催化反应器的底部上；

2、打开气瓶和气体质量流量计，持续向光催化反应器中通入高压气体，直至吸附在光催化剂表面上的水被高压气体冲洗脱附完全，关闭气瓶和气体质量流量计；

3、用注射器通过注水口向光催化反应器中加入0.01μL去离子水，打开光催化反应器，调节温度控制装置的温度至室温，光催化反应完全后，打开气体检测器和光催化反应器出口处的阀门，检测光催化反应的产物气体产生的量；