[发明专利]光电催化二氧化碳还原反应装置和应用

权利要求书

1.光电催化二氧化碳还原反应装置，其特征在于，包括反应器主体、夹紧装置、旋盖和密封片，其中：

所述反应器主体由左半反应器主体和右半反应器主体组成，右半反应器主体的一侧侧壁设置光照窗口并在光照窗口外侧设置密封片，右半反应器主体的一侧侧壁设置有右半反应器连通通道，且右半反应器连通通道和光照窗口同轴设置在右半反应器主体的两侧；在左半反应器主体的侧壁上且与于右半反应器连通通道相等高度的位置上设置有左半反应器连通通道，左半反应器连通通道和右半反应器连通通道的直径相等，且左半反应器连通通道和右半反应器连通通道通过夹紧装置进行密闭对接密闭对接，在左半反应器连通通道和右半反应器连通通道的密闭对接处设置质子交换膜，左半反应器主体的顶端设置有左半反应器瓶口内螺纹，右半反应器主体的顶端设置有右半反应器瓶口内螺纹；

所述旋盖分为两个结构大体相同的左旋盖和右旋盖，两个旋盖的下部侧壁均设置有旋盖外螺纹，左旋盖和右旋盖分别通过螺纹配合与左半反应器主体和右半反应器主体密封连接，两个旋盖上部侧壁均设置有进气口和出气口，每个旋盖上设置有一个贯通旋盖的液相取样孔，并在液相取样孔中设置拧紧螺栓；右旋盖顶端设置有第一电极柱和第二电极柱，左旋盖顶端设置有第三电极柱，且第一电极柱、第二电极柱和第三电极柱分别贯穿各自旋盖并与旋盖密封接触；在右半反应器主体内设置工作电极和参比电极，工作电极与右旋盖的第二电极柱相连，参比电极与右旋盖的第一电极柱相连；在左半反应器主体内设置对电极，对电极与左旋盖的第三电极柱相连。

2.根据权利要求1所述的光电催化二氧化碳还原反应装置，其特征在于，所述密封片与光照窗口密封设置，且密封片选择透明材质。

3.根据权利要求1所述的光电催化二氧化碳还原反应装置，其特征在于，所述密封片为玻璃材质或者石英材质。

4.根据权利要求1所述的光电催化二氧化碳还原反应装置，其特征在于，所述质子交换膜为Nafion膜。

5.根据权利要求1所述的光电催化二氧化碳还原反应装置，其特征在于，所述第一电极柱和第二电极柱为铜电极柱。

6.根据权利要求1所述的光电催化二氧化碳还原反应装置，其特征在于，所述参比电极为Ag/AgCl参比电极，所述对电极为Pt对电极。

7.根据权利要求1所述的光电催化二氧化碳还原反应装置，其特征在于，所述反应器主体材质为玻璃，所述旋盖材质为聚四氟乙烯。

8.根据权利要求1所述的光电催化二氧化碳还原反应装置，其特征在于，所述旋盖材质为聚四氟乙烯，所述拧紧螺栓材质为聚醚醚酮。

9.如权利要求1—8之一所述的光电催化二氧化碳还原反应装置的应用，其特征在于，按照下述步骤进行：首先向反应装置中加入反应液，将二氧化碳气体导入管从进气孔分别插入两个旋盖中并深入到反应液液面以下，然后将整个反应装置予以密封，向左半反应器主体和左半反应器主体内的反应液内鼓泡通入CO₂气体，使电解液达到饱和CO₂以及排除体系内的空气，以避免氧氮的影响，使用外加光源对右半反应器主体中的反应液进行照射，并且利用电化学工作站对工作电极、对电极和参比电极施加电信号开始进行反应，在光照的一侧通入二氧化碳发生反应生成氧气，另一侧在通入二氧化碳的条件下进行反应生成一氧化碳、甲烷、甲醇、甲酸。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，使用氙灯作为外界光源提供强度为100mW/cm²的AM1.5光源进行照射，利用电化学工作站施加0.14Vvs.Ag/AgCl的偏压。