專利名稱：低能耗高穩(wěn)定液相l(xiāng)ed光催化反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED (高強(qiáng)度發(fā)光二極管)液相光催化反應(yīng)系統(tǒng)，用于穩(wěn)定評價液 相光催化(降解液相中有機(jī)污染物、光催化分解水制氫)的光催化效率。
背景技術(shù)：
造紙、染料、顏料、化工、紡織等行業(yè)發(fā)展所伴隨的水體污染已經(jīng)成為影響人民生 活健康的重大問題。另外，進(jìn)入21世紀(jì)，化石能源的消耗殆盡及其引起的環(huán)境問題迫使人 們尋求新的潔凈替代能源。光催化技術(shù)是解決環(huán)境污染與能源短缺問題的重要方法之一， 目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水體中污染物的深度凈化處理與光催化分解水制氫等諸多領(lǐng)域。
開發(fā)高效實(shí)用光催化材料是實(shí)現(xiàn)光催化技術(shù)的關(guān)鍵。光催化效率、穩(wěn)定性、選擇性 等技術(shù)指標(biāo)是衡量光催化材料性能的重要依據(jù)，其中，光催化效率一定程度上是決定光催 化材料能否實(shí)用化的首要因素。光催化效率的測試評價體系對先進(jìn)光催化材料的研發(fā)至關(guān) 重要。 一個客觀公正光催化評價體系的建立依賴于一個可信賴的穩(wěn)定的光催化反應(yīng)系統(tǒng)的 設(shè)計與構(gòu)造。但是，現(xiàn)有大多數(shù)光催化反應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)誤差都在10 %以上，測試系統(tǒng)的穩(wěn)定 性與測試數(shù)據(jù)的可重復(fù)性較差。 大體而言，光催化反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計包括兩個主要部分。 一是光催化反應(yīng)室，要考慮 多方面的影響因素，如光催化劑的分散、污染物的物質(zhì)傳遞與混勻、光催化劑與污染物之間 的有效接觸，以及反應(yīng)體系的溫度與反應(yīng)動力學(xué)控制等；二是光源控制系統(tǒng)，要綜合考慮光 源的強(qiáng)度、均勻性、穩(wěn)定性、輻射面積與光能的有效利用率等。目前國內(nèi)外已有的光催化反 應(yīng)系統(tǒng)大多反應(yīng)溫度不易控制，光源穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是在分析和參考了國內(nèi)外光催化反應(yīng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提供一種低能耗 高穩(wěn)定液相LED光催化反應(yīng)系統(tǒng)。該光催化反應(yīng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)精確控制光催化反應(yīng)系統(tǒng)光源 的發(fā)光方式、光譜范圍、光強(qiáng)、光照時間、光輻射區(qū)域面積，有效地排除了非光催化因素的影 響，實(shí)驗(yàn)誤差小，測試結(jié)果穩(wěn)定可靠。 本發(fā)明的技術(shù)方案一種用于評價液相光催化效率的光催化反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在 于，它為光催化反應(yīng)室與光源控制系統(tǒng)兩大部件的集成系統(tǒng)；光催化反應(yīng)室為暗室，其內(nèi)部 包含由固定支架、磁力攪拌器、三頸燒瓶組裝而成的反應(yīng)器以及監(jiān)測溫度與濕度的溫度與 濕度計，光源控制系統(tǒng)包括安裝在暗室前后左右四個方向的單色紫外光或可見光LED燈， 以及控制燈光強(qiáng)度與照射時間的控制器。 所述的單色紫外光LED燈選用特定波長為254nm，310nm，365nm等波長中任一種 LED燈。 所述的可見光LED燈選用特定波長為400nm，430nm，450nm，500nm，530nm，600nm， 700nm等波長中任一種LED燈。 本發(fā)明的特點(diǎn)是，光催化反應(yīng)室穩(wěn)定，不受外界影響；特定波長單色LED光源強(qiáng)度
本發(fā)明的有益效果該光催化反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)系統(tǒng)與光源系統(tǒng)都更加穩(wěn)定，可再 現(xiàn)性更好，充分滿足研究光催化材料光催化效率對于穩(wěn)定性和可靠性的需要。


圖1光催化反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 圖中1.三頸燒瓶；2.密封橡皮塞；3.磁力攪拌器；4.固定支架；5.暗室；6.可開
關(guān)天窗；7. LED燈；8. LED燈光強(qiáng)度與照射時間的控制器；9.溫度與濕度計。
連接方式用密封橡皮塞2密封三頸燒瓶l，然后將其置于磁力攪拌器3上用固定
支架4固定，再整體放入有可開關(guān)天窗6的反應(yīng)暗室5里面，溫度與濕度計9也放在反應(yīng)暗
室5里面；LED光源7燈頭固定于反應(yīng)暗室5的壁上，然后另外一頭連接在LED燈光強(qiáng)度與
照射時間的控制器8上。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合圖l，對本說明進(jìn)行詳細(xì)解說用于評價液相光催化效率的光催化反應(yīng) 系統(tǒng)為光催化反應(yīng)室與光源控制系統(tǒng)兩大部件分離的集成系統(tǒng)，反應(yīng)在暗室5里進(jìn)行，由
溫度與濕度計9實(shí)時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)變化，減少外界因素對于光催化反應(yīng)影響；反應(yīng)系統(tǒng)有
磁力攪拌器3，保證催化劑與反應(yīng)物的分散與充分接觸；光源為LED燈7，無明顯發(fā)熱，且光 源強(qiáng)度與輻射時間可以通過光源控制器8精確控制。
實(shí)施例1 采用本反應(yīng)系統(tǒng)光催化分解水制氫其操作過程如下 1、向三口燒瓶1中依次加入適量的固體粉末催化劑與適量含某種犧牲劑的水溶 液； 2、將得到的固液混合物超聲分散5min，然后在磁力攪拌下通入^ 30min以除去其 中的02，之后將三口燒瓶1用密封橡皮塞2密封，置于磁力攪拌器3上，通過固定支架4固 定，關(guān)閉可開關(guān)天窗6，將整個反應(yīng)系統(tǒng)封閉于暗室5當(dāng)中，其中有溫度與濕度計9監(jiān)測反應(yīng) 系統(tǒng)在光催化反應(yīng)過程中溫度與濕度變化； 3、在磁力攪拌器下，用4個特定波長(例如365nm)LED紫外燈從前后左右四個不 同方向同時對準(zhǔn)三頸燒瓶1底部固液混合反應(yīng)體系照射，LED的輻射強(qiáng)度以及輻射時間通 過控制器8控制，每隔一定時間(如15min)取樣用氣相色譜儀監(jiān)測H2產(chǎn)量。
實(shí)施例2 采用本反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行可見光光催化降解有機(jī)污染物，其操作過程如下 1、向三口燒瓶1中依次加入適量的固體粉末催化劑與適量含某種有機(jī)染料的水
溶液； 2、將得到的固液混合物超聲分散5min，然后在磁力攪拌下通入02 30min以除去其 中的(A，之后將三口燒瓶用密封橡皮塞2密封，置于磁力攪拌器3上，通過固定支架4固定， 關(guān)閉可開關(guān)天窗6，將整個反應(yīng)系統(tǒng)封閉于暗室5中，其中有溫度與濕度計9監(jiān)測反應(yīng)系統(tǒng) 在光催化反應(yīng)過程中溫度與濕度變化； 3、在磁力攪拌器下，用4個特定波長(例如450nm)LED可見燈從前后左右四個不 同方向同時對準(zhǔn)三頸燒瓶1底部固液混合反應(yīng)體系輻射，LED的輻射強(qiáng)度以及輻射時間通
4過控制器8控制，每隔一定時間(如15min)取樣用紫外可見吸收光譜監(jiān)測其中污染物的物 種與濃度的變化。
權(quán)利要求
一種用于評價液相光催化效率的光催化反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，它為光催化反應(yīng)室與光源控制系統(tǒng)兩大部件的集成系統(tǒng)；光催化反應(yīng)室為暗室(5)，其內(nèi)部包含由固定支架(4)、磁力攪拌器(3)和三頸燒瓶(1)組裝而成的反應(yīng)器，以及監(jiān)測溫度與濕度的溫度與濕度計(9)；光源控制系統(tǒng)包括安裝在暗室(5)前后左右四個方向的單色紫外光或可見光LED燈(7)，及控制LED燈光強(qiáng)度與照射時間的控制器(8)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于評價液相光催化效率的光催化反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所 述的單色紫外光LED燈選用特定波長為254nm， 310nm， 365nm中任一種LED燈。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于評價液相光催化效率的光催化反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所 述的可見光LED燈選用特定波長為400nm， 430nm， 450nm， 500nm， 530nm， 600nm， 700nm中任一 種LED燈。
全文摘要
一種低能耗高穩(wěn)定液相LED光催化反應(yīng)系統(tǒng)，它為光催化反應(yīng)室與LED光源控制系統(tǒng)兩大部分的集成系統(tǒng)。光催化反應(yīng)室為暗室，其內(nèi)部包含由固定支架、磁力攪拌器、三頸燒瓶組裝而成的反應(yīng)器以及溫度與濕度計，光源控制系統(tǒng)包括安裝在暗室前后左右四個方向的單色紫外光或可見光LED燈及控制其強(qiáng)度與照射時間的控制器。其光催化反應(yīng)室穩(wěn)定不受外界影響；光源是特定波長為254，310，365，400，430，450，500，530，600，700nm等波長單色紫外或可見光的LED燈，功率穩(wěn)定可調(diào)，沒有熱輻射，克服了傳統(tǒng)氙燈容易發(fā)熱的缺陷。該光催化反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)系統(tǒng)與光源系統(tǒng)更加穩(wěn)定，無外界干擾，可再現(xiàn)性更好，可滿足研究光催化材料光催化效率對于穩(wěn)定可靠性的需要。
文檔編號C01B3/04GK101776588SQ20101002891
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者余家國, 劉升衛(wèi), 程蓓 申請人:武漢理工大學(xué)