[发明专利]一种智能微型光电催化反应系统

说明书

本发明实施例公开了一种智能微型光电催化反应系统，将配气液路系统、光电催化反应池、光源模块、电化学工作站以及气相色谱仪等模块进行智能化、微型化、模块化设计并集成为一套系统，系统结构功能非常完善，集成化系统实用性强，测试反应体系活性比同领域成数量级提高，整套体系采用流动相在线检测体系对反应后全组分定量分析，是对光电催化领域的重大突破。

技术领域

本发明实施例涉及光电催化技术领域，具体涉及一种智能微型光电催化反应系统。

背景技术

光电催化技术的主要目的是将光催化与电催化协同作用突破单独使用光催化或电催化性能低下的瓶颈。单纯光催化是利于半导体光催化剂受光照激发产生光生电子和空穴，激发半导体光催化剂价带上的电子跃迁到导带参与还原反应，在价带上留下空穴参与氧化反应。电催化是通过电化学工作站控制为催化剂提供氧化还原电位，分别在阴极电极上发生还原反应和阳极电极上发生氧化反应。目前对于将光催化和电催化技术相结合，利于半导体光催化剂导电和价带位置可调控及其电催化电位控制共同调控反应体系的活性及产物选择性。

针对光电催化的技术方案商业上通常采用静态反应池，典型案例如光电催化CO₂还原，有单室或双室反应池，常采用充满饱和CO₂气体的电解液，工作电极悬空于电解液中利用溶解性CO₂气体在催化剂表面参与反应。此外少数商业技术方案采用流动相CO₂还原，将充满饱和CO₂气体的电解液循环使用。目前为止光电催化领域兴趣集中于筛选催化剂将还原反应和氧化反应降低过电势，大部分科研人员关注于过电势降低情况，通过光照激发催化剂产生光生电荷参与反应大幅度降低过电势，在一定程度上促进了光电催化领域的发展。但静态反应池存在明显缺陷，在于特定反应条件下反应容易达到平衡，并且该模式不利于数据收集及推动工业化生产的发展。少数流动相光电催化反应池存在漏液、漏气问题，且CO₂还原反应活性依然很低。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种智能微型光电催化反应系统，以解决现有采用静态反应池的光电催化存在的以上技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种智能微型光电催化反应系统，所述系统包括依次连接的进料模块、光电催化反应模块以及色谱在线检测模块；

所述进料模块包括至少一路气路系统和至少一路液路系统，所述气路系统用于为光电催化反应池提供原料气，所述液路系统用于为光电催化反应池提供循环电解液；

所述光电催化反应模块用于通过光电催化反应池进行光电催化反应；

所述色谱在线检测模块用于对光电催化反应后产生的全组分进行在线检测。

进一步地，所述系统还包括光源模块，所述光源模块用于为光电催化反应池提供光电催化反应所需要的光源条件。

进一步地，所述系统还包括电化学工作站，所述电化学工作站用于为光电催化反应池提供光电催化反应所需要的电催化条件。

进一步地，所述液路系统包括用于为光电催化反应池提供循环阳极电解液的第一液路系统和用于为光电催化反应池提供循环阴极电解液的第二液路系统。

进一步地，所述光电催化反应池包括两室三电极反应池和三室三电极反应池，并采用质子交换膜将阴极室和阳极室隔开。

进一步地，所述气路系统具体用于原料气依次流经针阀、过滤器、第一压力表、减压阀、第二压力表、质量流量器以及单向阀后进入光电催化反应池的进气口。

进一步地，所述配料系统具体用于储存在原料罐中的电解液依次流经球阀、蠕动泵后进入光电催化反应池的进液口参与光电催化反应，并从光电催化反应池的出液口循环返回至原料罐中。