光-電-熱-壓 多場協(xié)同CO₂還原反應

一般情況下，光催化CO₂還原反應在常溫、常壓條件下進行^{[1, 2]}。然而，由于CO₂在水中溶解度較低，且氣態(tài)CO₂難以與固體光催化劑相互接觸，會導致CO₂的轉化效率仍然很低^[3]。

基于“多場協(xié)同催化”的思想，通過提升反應溫度和壓力提升CO₂的轉化效率是上述問題的新思路。

提高光催化CO₂還原反應體系溫度，可以提升反應物CO₂分子的擴散速率及其碰撞幾率，進而加快反應速率；

提高光催化CO₂還原反應體系壓力，即可以提升CO₂在水溶液體系中的溶解度和光催化劑表面的吸附量，還可以促進液態(tài)產(chǎn)物的生成^[4]。

產(chǎn)品優(yōu)勢

1. 多場協(xié)同催化：光催化CO₂還原反應體系溫度可達180°C，反應體系壓力可達0.9 MPa，可實現(xiàn)較寬的溫度和壓力調節(jié)，實現(xiàn)光熱壓多場協(xié)同催化；

2. 全自動在線取樣：內置取樣閥組，可實現(xiàn)與色譜聯(lián)用，在180°C高溫和50 kPa~0.9 MPa不同壓力條件下均可進行全自動在線取樣，提高實驗效率，減少人為誤差；

3. 兼容性強：多功能釜蓋結合頂照和側照多樣化照射方式，可兼容光催化、光電催化和光熱催化CO₂還原反應；

4. 集成化程度高：反應系統(tǒng)集成加熱、攪拌和自動取樣模塊于一體，體積小巧節(jié)省空間。

優(yōu)勢詳解

PLR MFPR-I多功能光化學反應儀采用釜式反應器，有效容積100 mL，可滿足氣-液-固相光催化CO₂還原反應所需條件。內壁為耐壓玻璃，具有高化學惰性，外壁為不銹鋼，可耐壓0.9 MPa。反應釜蓋采用藍寶石玻璃，有效透過波長范圍0.19~5 μm，透光率>97%，通光孔徑27.5 mm，保證光催化CO₂還原反應在充足的入射光照射下進行。

圖1. PLR MFPR-I多功能光化學反應儀的內部反應釜

PLR MFPR-I多功能光化學反應儀內置雙溫度探頭反饋控制模式，可調控釜內和加熱模塊溫度，溫度可達180°C，控溫精度±0.5℃，同時可實現(xiàn)對反應釜、管路和取樣閥組分別控溫，有效避免光催化CO₂還原反應過程種產(chǎn)生的低沸點組分在進樣過程中冷凝。

PLR MFPR-I多功能光化學反應儀內置磁力攪拌器，轉速可達1500 rpm，攪拌精度為±1 rpm，在反應過程中可充分攪拌溶液體系，加快氣態(tài)CO₂在溶液體系中的擴散，可促進催化轉化。

PLR MFPR-I多功能光化學反應儀集成加熱、攪拌和自動取樣模塊于一體，體積小巧節(jié)省空間，整機尺寸：220 mm(L)×240 mm(W)×270 mm(H)。彩色液晶屏可進行反應實驗期間的操作，操作簡便。

圖2. PLR MFPR-I多功能光化學反應儀操作界面

PLR MFPR-I多功能光化學反應儀內置取樣閥組，無需對氣相色譜儀加裝取樣閥組，即可將光催化CO₂還原反應中生成的產(chǎn)物自動送入氣相色譜儀中完成產(chǎn)物檢測，有效提高實驗效率，同時減少手動進樣產(chǎn)生的人為誤差。PLR MFPR-I多功能光化學反應儀上的取樣閥組單次取樣量為0.1 mL，靈敏度較高，可適用于不同產(chǎn)量的光催化CO₂還原反應體系。PLR MFPR-I多功能光化學反應儀還內置有反應前處理模塊，可實現(xiàn)光催化CO₂還原實驗中的加壓和抽真空等氣體置換操作。

圖3. PLR MFPR-I多功能光化學反應儀氣路結構示意圖

技術參數(shù)

已發(fā)表文章

部分文獻測試結果展現(xiàn)

圖3.3.4 北京工業(yè)大學韓曉東課題組光催化CO₂還原催化活性評價結果^[5]

圖3.3.5 重慶大學周小元課題組光催化CO₂還原催化活性評價結果^[6]

圖3.3.6 廈門大學匡勤課題組光催化CO₂還原催化活性評價結果^[6]