[发明专利]一种光电协同催化二氧化碳制甲醇的实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种光电协同催化二氧化碳制甲醇的实验装置，其特征在于：包括反应装置筒体(1)，设置在反应装置筒体(1)上的进气口(2)、液体循环进液管口(3)、液体循环出液管口(4)及液体取样口(5)；放置在反应装置筒体(1)内并与反应装置筒体(1)连接的紫光灯放置筒(6)，设置在紫光灯放置筒(6)上的三个密闭电极放置桶(7)，紫光灯放置在紫光灯放置筒(6)中心的空心圆柱形圆筒内；工作电极、参比电极和对电极放置在密闭电极放置桶(7)中心的空心圆柱形圆筒内；液体循环出液管口(4)为倾斜式喷管，通过橡胶管外接筒外循环泵，与液体循环进液管口(3)共同组成液体循环体系。

2.根据权利要求1所述的一种光电协同催化二氧化碳制甲醇的实验装置，其特征在于：所述液体循环进液管口(3)为三个，其轴线与反应装置筒体(1)轴向夹角为60°，液体循环进液管口(3)轴线为同一圆的切线，所切圆直径为120mm。

3.根据权利要求1所述的一种光电协同催化二氧化碳制甲醇的实验装置，其特征在于：所述反应装置筒体(1)与紫光灯放置筒(6)利用圆形法兰盘连接，连接使用M8六角全螺栓，在圆形法兰盘上均匀布置，数目为10个。

4.根据权利要求3所述的一种光电协同催化二氧化碳制甲醇的实验装置，其特征在于：三个所述密闭电极放置桶(7)围绕紫光灯放置筒(6)成120度圆周排列，每个密闭电极放置桶(7)顶部可螺纹拆卸的设置在圆形法兰盘上。

5.根据权利要求1所述的一种光电协同催化二氧化碳制甲醇的实验装置，其特征在于：所述密闭电极放置桶(7)上为R3/4螺纹，螺纹长为10mm，螺纹下端放置外径为26mm，内径为12mm的密封圈，密封圈距密闭电极放置桶(7)下端距离80mm。

6.根据权利要求1所述的一种光电协同催化二氧化碳制甲醇的实验装置，其特征在于：所述液体取样口(5)处采用G20取样阀。

7.根据权利要求1所述的一种光电协同催化二氧化碳制甲醇的实验装置，其特征在于：所述反应装置筒体(1)、紫光灯放置筒(6)和密闭电极放置桶(7)均采用有机玻璃材料；所述液体循环进液管口(3)、液体循环出液管口(4)及液体取样口(5)均采用ABS塑料材料。

8.根据权利要求4所述的一种光催化二氧化碳制甲醇的实验装置，其特征在于：所述密闭电极放置桶(7)内部的密封圈为硅胶材料。

9.权利要求1至8任一项所述的光催化二氧化碳制甲醇的实验装置的实验方法，其特征在于：通过混合二氧化碳和水及催化剂进行催化反应，反应生成甲醇；首先在反应装置筒体(1)中加入水，并将催化剂加入已加好的水中磁力搅拌，紫光灯放置在紫光灯放置筒(6)中心的空心圆柱形圆筒内，工作电极、参比电极和对电极穿入密封圈通过螺旋拆卸放置在密闭电极放置筒(7)中，在接好外工作电极、参比电极和对电极的基础上通入二氧化碳进行反应；容器底部的催化剂固体颗粒由反应装置筒体(1)底部的液体循环进液管口(3)，利用隔膜水泵将反应筒底部的液体及催化剂颗粒吸入，并由筒体上部由液体循环出液管口(4)以切圆方式喷入筒体，其能使催化剂在反应液中分布更加均匀，并能在喷入液体时将液面上部的二氧化碳鼓入反应液中，提升反应效率，且在光催化的基础上辅以电催化，会使电场产生的外加电压促使光生电子迁移，阻止光生电子和空穴的复合，增加了反应所需的电子数目且电催化能够促进光电荷的定向传输，光催化弥补电还原的能耗过高，两者之间的协同作用进而提高二氧化碳还原反应效率，提升甲醇生产量，提升催化剂的催化效率。

10.根据权利要求9所述的实验方法，其特征在于：所述催化剂为CuO光催化剂催化粉末、由CuO参与改性的TiO₂光催化催化剂粉末或由CeO₂参与改性的TiO₂光催化催化剂粉末。