[发明专利]一种光催化二氧化碳制甲醇的实验系统及方法

说明书

本发明公开了一种光催化二氧化碳制甲醇的实验系统及方法，能够利用光催化的方式将二氧化碳转化成甲醇，且可在实验过程中实现反应产物的在线检测；该系统包括反应装置部分，气体输送部分，液体循环部分和反应物检测部分；本发明通过采用磁力搅拌，液体循环进液管的喷管设计，可增强反应装置内液体及催化剂的扰动，提高催化剂工作效率；在实验过程中，可以随时从取液口取出反应液注入气相色谱仪中进行检测，实时监测反应产生的甲醇含量，提高反应的灵敏性。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种光催化二氧化碳制甲醇的实验系统及方法。

背景技术

在对光催化二氧化碳还原的反应的研究过程中，现有反应系统未能满足在线检测生成物种类和含量的条件，大多数的光催化实验系统较为简陋，且装置较为不稳定，影响反应进程甚至是结果，且在需使用催化剂进行催化反应的光催化反应中，由于催化剂与溶液接触不足或融合不够好会在重力的作用下有较多的固体颗粒沉降在容器底部，且外部供光无法达到装置各处均匀，影响光催化反应甚至是光电催化反应效率，造成催化性能降低。并且现有的光催化实验系统基本没有采取在线监测的方法，在实验结束后再对反应液进行检测会由于有机物的挥发和转化使得测出的反应液中的甲醇含量与实际不同，产生实验误差。

发明内容

本发明的目的是克服原有实验系统的不足，提供一种光催化二氧化碳制甲醇的实验系统及方法，从反应装置底部引流出液体，通过蠕动泵由液体循环装置将反应筒底部的液体及催化剂颗粒吸入，并由筒体上部由渐缩喷管喷入筒体，其能使催化剂在反应液中分布更加均匀，提升光催化反应效率，且在反应过程中，可随时取出反应液进行在线检测，而不需在实验完成后再进行大量的检测，省时省力，且可保证测量时反应液中产生甲醇的量基本保持不变。

本发明解决所述技术问题的采用的技术方案如下：

一种光催化二氧化碳制甲醇的实验系统，包括反应装置部分、气体输送部分、液体循环部分和反应物检测部分；所述反应装置部分包括反应装置筒体1，设置在反应装置筒体1内的放置紫光灯的紫光灯放置筒2，缠绕在反应装置筒体1上的用于给反应装置筒体1中的液体和催化剂加热的伴热带3，放置在反应装置筒体1下的磁力搅拌器4；所述气体输送部分包括与反应装置筒体1通过进气管路和进气口8连通的二氧化碳气瓶5，设置在进气管路上的减压阀6和质量流量计7，还包括设置在反应装置筒体1上的排气口9，与排气管路相连的压力表10；所述液体循环部分包括设置在反应装置筒体1底部的液体循环抽液管11，与液体循环抽液管11通过液体循环管路连通的设置在反应装置筒体1上部的液体循环进液管12，设置在液体循环管路上的蠕动泵13及与蠕动泵13连接的为蠕动泵供电的稳压电源14；所述反应物检测部分包括设置在反应筒体1上的液体取样口15，与液体取样口15连通的气相色谱仪检测站16。

所述液体循环进液管12为向下倾斜式减缩喷管，其轴线与反应装置筒体1轴向夹角为60°。

所述反应装置筒体1与紫光灯放置筒2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。

置于反应装置筒体1中的液体为水，其中加入占水的质量分数为0.2％～1.0％的碳酸氢钠以增大水对二氧化碳的溶解度。

所使用的催化剂为光催化催化剂。

所述光催化催化剂为TiO₂粉末、Cu参与改性的TiO₂粉末、CuO复合TiO₂粉末或CdS粉末。

所述液体取样口15处采用G20取样阀。

所述反应装置筒体1和紫光灯放置筒2均采用有机玻璃材料；所述液体循环抽液管11、液体循环进液管12和液体取样口15均采用ABS塑料材料。