μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)是基于泊菲萊科技多年對氣密性玻璃反應(yīng)系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗，為滿足客戶光催化實驗需求而研發(fā)的實驗設(shè)備。適用于有微量氣體產(chǎn)生的催化反應(yīng)，如光催化分解水、光催化CO?還原反應(yīng)等。

詳細介紹

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)是基于泊菲萊科技多年對氣密性玻璃反應(yīng)系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗，為滿足客戶光催化實驗需求而研發(fā)的實驗設(shè)備。適用于有微量氣體產(chǎn)生的催化反應(yīng)，如光催化分解水、光催化CO?還原反應(yīng)等。

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)主體將軟件及控制單元、氣體循環(huán)及自動取進樣模塊和反應(yīng)器模塊集成化。

一、關(guān)鍵特征

1、PC端軟件控制，實時顯示反應(yīng)過程信息及結(jié)果數(shù)據(jù)

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的電腦端軟件可對系統(tǒng)、氣相色譜儀、真空泵實現(xiàn)一體化控制，并通過可控制取樣結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)全自動在線取樣、進樣。PC端控制軟件可記錄如實驗人、樣品名稱、實驗所用光源型號、濾光片型號、溶液體積等實驗信息。同時，可實時記錄并保存如反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力等反應(yīng)過程參數(shù)，實現(xiàn)實驗記錄無紙化，實驗數(shù)據(jù)結(jié)果可導(dǎo)出（格式：.xlsx），并進行長時間全自動動態(tài)氣密性測試。反應(yīng)過程參數(shù)更直觀，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)度高。

圖1μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的軟件界面

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的上位機軟件利用軟件內(nèi)置的計算方法，讀取氣相色譜儀的測試數(shù)據(jù)，通過軟件界面生成報表計算出氣體產(chǎn)量、反應(yīng)速率等數(shù)據(jù)，并可通過控制加熱模塊對系統(tǒng)進行預(yù)熱，有效避免因真空脂固化導(dǎo)致的閥門抱死問題。全新的自動化控制設(shè)計，保證μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)可與任意型號真空泵兼容。

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)導(dǎo)出的實驗數(shù)據(jù)

圖2.μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)導(dǎo)出的實驗數(shù)據(jù)

2、氣體循環(huán)及自動取進樣模塊保證微量氣體分析的高穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的氣體循環(huán)模塊主要由循環(huán)管路和氣體循環(huán)動力源組成，循環(huán)管路體積230 mL。循環(huán)管路為高硼硅玻璃材質(zhì)，窄管路內(nèi)徑為3 mm，氣體阻力小。氣體循環(huán)動力源采用無源磁驅(qū)扇葉泵，無氫爆風(fēng)險，不產(chǎn)生電解水析氫干擾，提供循環(huán)動力恒定，且系統(tǒng)內(nèi)部氣體壓力在3 kPa以上即可保證混合效果良好，H?、O?、CO?等氣體可在10 min內(nèi)混合均勻，準(zhǔn)曲線線性回歸度>0.999，同一濃度連續(xù)四次進樣，RSD<3%，準(zhǔn)確性達科學(xué)級水準(zhǔn)。

圖3.μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)氣體循環(huán)示意圖及正面圖

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的自動取進樣模塊取樣結(jié)構(gòu)采用取樣閥島（號： 2022219141302），可實現(xiàn)全自動在線取樣、進樣功能。相較于傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)型多通取樣閥，該款取樣閥島動作結(jié)構(gòu)少，動作簡單，可有效避免取樣閥動作時導(dǎo)致的空氣泄露。取樣閥島可配備0.5、1、2、3、5 mL體積定量環(huán)，根據(jù)反應(yīng)過程中的不同氣體產(chǎn)量調(diào)節(jié)靈敏度，取樣比1：88。通過取樣閥島可實現(xiàn)全自動背景氣功能，精準(zhǔn)控制背景氣體進氣量，促進氣體循環(huán)，同時可有效避免因手動扎針注入背景氣帶來的空氣干擾，影響實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的允許載氣壓力＞0.5 MPa，適配于多品牌多型號復(fù)雜配置的氣相色譜儀。

3、多種類型光反應(yīng)器可選，滿足不同反應(yīng)類型的需求

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的新型反應(yīng)器可通過設(shè)置在測溫口處的熱電偶測量、記錄并顯示實時反應(yīng)過程中的反應(yīng)溫度；可根據(jù)實際實驗需求，定制多種反應(yīng)類型的反應(yīng)器，包含但不限于氣-固相光催化反應(yīng)器、氣-液-固相光催化反應(yīng)器、光電催化反應(yīng)器、電催化反應(yīng)器和光致熱催化反應(yīng)器等。

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的新型反應(yīng)器采用控溫層與反應(yīng)器腔體一體式設(shè)計，傳熱效率高，實驗溫度控制精度高，可有效保證實驗重復(fù)性。

μμGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的新型反應(yīng)器光催化分解水反應(yīng)器和光催化CO?還原反應(yīng)器

圖4.μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的新型反應(yīng)器光催化分解水反應(yīng)器（左），光催化CO?還原反應(yīng)器（右）

各反應(yīng)器

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的新型反應(yīng)器還采用內(nèi)錐帶臺法蘭與O型槽鏈?zhǔn)綂A反應(yīng)器，輔助提升系統(tǒng)氣密性，可滿足微量催化劑、微量反應(yīng)液的實驗需求。新型反應(yīng)器采用新型球磨壓力傳感器，并優(yōu)化密封工藝，在保證氣密性的同時可以實現(xiàn)快速更換，出現(xiàn)故障時用戶可自行更換，無需工程師上門或寄回公司返修，節(jié)約用戶時間和維修成本。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

光催化/光電催化CO?還原

光催化表觀量子產(chǎn)率測試

光催化全解水

光催化產(chǎn)氧率測試

光催化產(chǎn)氫

PEC光電催化分解水

電催化分解水

三、產(chǎn)品參數(shù)

系統(tǒng)管路
絕壓真空度	≤0.5 kPa，以零點為基準(zhǔn)，杜絕差壓表受溫濕度等因素變化造成的數(shù)值波動
使用壓力范圍	0 kPa~常壓
管路材質(zhì)	高硼硅玻璃，高化學(xué)惰性，無吸附
閥門工藝	高硼硅玻璃材質(zhì)（無金屬部件），采用對磨精磨工藝
閥門數(shù)量	6
真空脂	進口Apiezon H高溫真空潤滑脂，耐化學(xué)品的侵蝕，低蒸汽壓力，低揮發(fā)性，工作溫度：-10℃到+200℃
系統(tǒng)總體積	440 mL，系統(tǒng)富集能力強
反應(yīng)器體積	210 mL，建議使用體積：40~ 80 mL
儲氣瓶容積	150 mL，用于系統(tǒng)擴容，滿足高產(chǎn)量催化劑活性的測試需求
管路控溫	循環(huán)管路及進樣管路均可進行控溫，可控120℃
冷阱	分離低沸點組分，延長真空泵使用壽命；提高系統(tǒng)真空度；
全自動取樣模塊
取樣方式	取樣模塊位于系統(tǒng)，非色譜取樣，有效縮短循環(huán)管路長度，提高氣體循環(huán)效率；
定量環(huán)	標(biāo)配5 mL，可選配0.5 mL、1 mL、2 mL、3 mL，靈敏度可調(diào)
全自動進背景氣功能	精準(zhǔn)控制背景氣進氣量，促進氣體循環(huán)；可有效避免扎針進背景氣引起的空氣干擾；
允許載氣壓力范圍	0.5 MPa，適配于復(fù)雜配置的氣相色譜儀
氣體循環(huán)參數(shù)
氣體混勻時間	H₂、O₂混勻時間均小于10 min
線性	標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸度R²>0.999
重復(fù)性	連續(xù)四次進樣，RSD<3%
氣體循環(huán)動力源	無源磁驅(qū)扇葉泵
取樣方式	取樣閥島，全自動在線取樣模塊位于系統(tǒng)，非色譜取樣
循環(huán)管路	所有循環(huán)管路均為高硼硅玻璃材質(zhì)，窄管路為內(nèi)徑為3 mm，
其他參數(shù)
光防護罩	便攜式光防護罩，可有效防止光污染；
真空泵	抽氣速率：6 L/s；
杜瓦瓶（選配）	400 mL杜瓦瓶，搭配瓶蓋，有效抑制液氮損失；
整機尺寸/mm	660(L)×540(W)×750(H)
軟件控制單元
4.3英寸液晶顯示屏，實時顯示系統(tǒng)壓力、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度；
上位機軟件控制，功能*，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)度高，過程參數(shù)全記錄；
實驗參數(shù)全記錄、過程參數(shù)（反應(yīng)溫度、壓力等）實時保存，實驗記錄無紙化，結(jié)果可導(dǎo)出；
內(nèi)置計算方法，可讀取檢測設(shè)備數(shù)據(jù)，直接顯示反應(yīng)速率等數(shù)據(jù)；
具有全自動動態(tài)氣密性測試功能，氣密性隨時測；
內(nèi)置儀器方法，控制取樣閥島，實現(xiàn)全自動在線取樣、進樣、背景氣體注入；
軟件可直接控制氣相色譜儀和真空泵的啟停；
可對系統(tǒng)進行預(yù)熱，有效避免真空脂固化導(dǎo)致的閥門抱死；
反應(yīng)參數(shù)監(jiān)測精度	反應(yīng)壓力：1 Pa，反應(yīng)溫度：0.01℃；

四、現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)曲線

H?：40~400 μL標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸度：0.9996；

O?：20~200 μL標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸度：0.9995；

CH?標(biāo)氣：100~1500 μL標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸度：0.9997；

CO標(biāo)氣：100~1500 μL標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸度：0.9995；

H? O? CH? CO標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖5. H? O? CH? CO標(biāo)準(zhǔn)曲線

實驗測試

光催化全解水、產(chǎn)氧、產(chǎn)氫、CO?還原實驗結(jié)果

圖6. 光催化全解水、產(chǎn)氧、產(chǎn)氫、CO?還原實驗結(jié)果

a）光催化全解水反應(yīng)：30 mg光催化劑，60 mL H?O，光功率密度1500 mW/cm²，Cut 420濾光片。

H?產(chǎn)率：27.8 μmol/h，O?產(chǎn)率：14.2 μmol/h，H?：O?=1.95

b）光催化產(chǎn)氧反應(yīng)：30 mg光催化劑，60 mL H?O，10 mM Fe(NO?)?，光功率密度1500 mW/cm²，Cut 420濾光片。

O?產(chǎn)率：2.71 μmol/h

c）光催化產(chǎn)氫反應(yīng)：30 mg光催化劑，50 mL H?O，10 mL甲醇，光功率密度800 mW/cm²。

H?產(chǎn)率：25.9 μmol/h

d）光催化CO?還原反應(yīng)：60 mg光催化劑，55 mL H?O，5 mL TEOA，Pt負載量3%wt。光沉積1小時。輸出波長：280 nm~780 nm，強度2000 mW/cm²。預(yù)CO?至系統(tǒng)壓力75 kPa，反應(yīng)溫度控制在15℃，冷凝管溫度5℃。

CO產(chǎn)率：160 μmol/h

（a~d）Mircrosolar 300氙燈光源，反應(yīng)溫度15℃

（a~c）反應(yīng)初始壓力3.0 kPa

代表文獻

光催化/光電催化CO?還原
光催化表觀量子產(chǎn)率測試
光催化全解水
光催化產(chǎn)氧率測試
光催化產(chǎn)氫
PEC光電催化分解水
電催化分解水

Ganghua Zhou, Yun Chen, Xingwang Zhu, Paul K. Chu, Xiaozhi Wang, et al. Enhanced CO2 photoreduction in pure water systems by surface-reconstructed asymmetric Mn–Cu sites, Applied Catalysis B: Environment and Energy 2025, 361, 124617.

關(guān)鍵詞：控制單元氣相色譜真空泵色譜儀

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