一种光催化材料原位红外池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光催化材料原位红外池系统，该系统包括置于傅里叶变换红外光谱仪样品室内底座上的原位红外样品透射池、外接光源和气体控制系统。原位红外样品透射池包括池体以及样品支架和加热线圈；加热线圈内设有样品支架；池体设有与水冷机相连的冷却水进水口、冷却水出水口；冷却水进水口与冷却水出水口通过冷凝盘管连接在一起；池体的后壁设有通过气体控制系统连接在一起的反应气进口和反应气出口；池体的前壁设有光照窗口；池体的侧壁对称设有透射窗口；气体控制系统包括连有气瓶的配气系统和连有真空管的机械泵；外接光源包括光源控制器、光源发生器及紫外灯光源探头；紫外灯光源探头设在光照窗口上。本发明专利技术可实现光照实时监测。实时监测。实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种光催化材料原位红外池系统


[0001]本专利技术涉及光催化
，尤其涉及一种光催化材料原位红外池系统。

技术介绍

[0002]红外光谱法根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法，应用于材料学、高分子化学、生物学、环境科学等领域。光催化可利用充足的太阳能分解水制氢以及降解各种有机污染物，同时还可以将CO
2 还原成有机低碳燃料，是解决当今所面临的能源和环境问题最理想的技术途径之一。目前，红外光谱仪只能对光催化材料的分子结构进行常规分析，无法对其进行光照过程的实时监测，无法实现光照时光催化反应机理的实时探测与表征。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种实现光照实时监测的光催化材料原位红外池系统。
[0004]为解决上述问题，本专利技术所述的一种光催化材料原位红外池系统，其特征在于：该系统包括置于傅里叶变换红外光谱仪样品室内底座上的原位红外样品透射池、外接光源和气体控制系统；所述原位红外样品透射池包括带顶盖的池体以及与所述顶盖相连的样品支架和置于所述池体内的加热线圈；所述加热线圈内设有所述样品支架；所述池体的一侧壁与所述顶盖均设有与水冷机相连的冷却水进水口、冷却水出水口；所述冷却水进水口与所述冷却水出水口通过置于所述池体内的冷凝盘管连接在一起；所述池体的后壁设有通过所述气体控制系统连接在一起的反应气进口和反应气出口；所述池体的前壁设有光照窗口；所述池体的侧壁对称设有透射窗口；所述气体控制系统包括连有气瓶的配气系统和连有真空管的机械泵；所述配气系统通过管线Ⅰ与所述反应气进口相连；所述真空管通过管线Ⅱ与所述反应气出口相连；所述外接光源包括光源控制器、光源发生器及紫外灯光源探头；所述光源发生器的一端与所述光源控制器相连，其另一端与所述紫外灯光源探头相连；所述紫外灯光源探头设在所述光照窗口上。
[0005]所述底座与红外光谱仪附件连接口相连。
[0006]所述加热线圈上设有与温控仪相连的温控探头。
[0007]所述管线Ⅰ、所述管线Ⅱ上均设有三通阀。
[0008]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术中设有外接光源，在测试过程中可以对光催化材料进行光照过程的实时监测，分析光催化材料在光照过程中的结构变化，分峰解析基团结构，从而解析原位红外光催化的反应机理，实现光照时光催化反应机理的实时探测与表征。
[0009]2、本专利技术通过控制光源发生器控制光照时间，同时通过傅里叶变换红外光谱仪透射程序设置扫描频率，有效捕捉光催化材料的中间反应物及生成物的一系列谱图。
[0010]3、本专利技术原位红外池系统侧面有三通阀控制，外接可以控制流量的气体控制系
统，因此，可以稳定控制压力，实现动态或者静态条件下的反应控制。
[0011]4、将本专利技术与红外光谱仪相连，通过监测中间反应物，可以得到完整的监测数据，鉴别谱图特征基团结构，准确判断目标产物。
[0012]5、本专利技术中通过设置外接光源、气体控制系统和加热线圈，不但可以进行光催化材料的结构分析，而且还可以进行固体表面酸碱中心性的测定，金属催化剂的化学表征，催化剂的活性相研究，金属-载体间的相互作用研究，利用探针分子如CO、NO等进行光催化原位表征。
附图说明
[0013]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0014]图1为本专利技术的结构示意图。
[0015]图中：1—底座；2—池体；3—样品支架；4—加热线圈；5—冷却水进水口；6—冷却水出水口；7—反应气进口；8—反应气出口；9—光照窗口；10—透射窗口；11—温控仪；12—气瓶；13—配气系统；14—机械泵；15—光源控制器；16—光源发生器；17—紫外灯光源探头。
具体实施方式
[0016]如图1所示，一种光催化材料原位红外池系统，该系统包括置于傅里叶变换红外光谱仪样品室内底座1上的原位红外样品透射池、外接光源和气体控制系统。
[0017]原位红外样品透射池包括带顶盖的池体2以及与顶盖相连的样品支架3和置于池体2内的加热线圈4；加热线圈4内设有样品支架3；池体2的一侧壁与顶盖均设有与水冷机相连的冷却水进水口5、冷却水出水口6；冷却水进水口5与冷却水出水口6通过置于池体2内的冷凝盘管连接在一起；池体2的后壁设有通过气体控制系统连接在一起的反应气进口7和反应气出口8；池体2的前壁设有蓝宝石材料光照窗口9；池体2的侧壁对称设有透射（硒化锌）窗口10。
[0018]气体控制系统包括连有气瓶12的配气系统13和连有真空管的机械泵14；配气系统13通过管线Ⅰ与反应气进口7相连；真空管通过管线Ⅱ与反应气出口8相连。
[0019]外接光源包括光源控制器15、光源发生器16及紫外灯光源探头17；光源发生器16的一端与光源控制器15相连，其另一端与紫外灯光源探头17相连；紫外灯光源探头17设在光照窗口9上。
[0020]其中：底座1与红外光谱仪附件连接口相连。
[0021]加热线圈4上设有与温控仪11相连的温控探头。
[0022]管线Ⅰ、管线Ⅱ上均设有三通阀。
[0023]池体2的顶盖上设有旋钮，以便密封。
[0024]使用方法：首先打开红外光谱仪，调用透射程序模式，将底座1与红外光谱仪附件连接口接通。打开顶盖，取出样品支架3，装上压好的样品，置入原位红外样品透射池中，旋紧顶盖旋钮。
[0025]打开水冷机、温控仪11，然后将反应气体由配气系统13引出进入原位红外样品透射池，并使反应气体按照设定的流量和压力进入样品表面，然后从反应气出口8排出。如果
需要对样品进行真空处理，可以通过三通阀控制，经真空管对池体2抽真空。
[0026]最后将紫外灯光源探头17置于光照窗口9，打开光源控制器15，发出的光通过紫外灯光源探头17照射到样品表面；同时，将傅里叶变换红外光谱仪中的红外光经透射窗口10照射到样品表面。待样品前处理完成即可进行光照监测，采集一系列光照过程谱图。检测完成，依次关闭紫外灯光源探头17、温控仪11、配气系统13、水冷机。
[0027]本专利技术原位红外池系统通过吸附吡啶或二氧化碳可以进行固体表面酸碱中心性的测定；利用CO作为探针分子，可以对金属催化剂进行表面化学性质的表征，比如金属-载体间的相互作用；另外还可以研究光催化过程，比如二氧化碳的光还原。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化材料原位红外池系统，其特征在于：该系统包括置于傅里叶变换红外光谱仪样品室内底座（1）上的原位红外样品透射池、外接光源和气体控制系统；所述原位红外样品透射池包括带顶盖的池体（2）以及与所述顶盖相连的样品支架（3）和置于所述池体（2）内的加热线圈（4）；所述加热线圈（4）内设有所述样品支架（3）；所述池体（2）的一侧壁与所述顶盖均设有与水冷机相连的冷却水进水口（5）、冷却水出水口（6）；所述冷却水进水口（5）与所述冷却水出水口（6）通过置于所述池体（2）内的冷凝盘管连接在一起；所述池体（2）的后壁设有通过所述气体控制系统连接在一起的反应气进口（7）和反应气出口（8）；所述池体（2）的前壁设有光照窗口（9）；所述池体（2）的侧壁对称设有透射窗口（10）；所述气体控制系统包括连有气瓶（12）的配气系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：任伟，郭艳，许传芝，李静，牛建中，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：