[发明专利]一种在线激光脉冲超快动力学检测设备及其应用方法

说明书

本发明涉及一种在线激光脉冲超快动力学检测设备及其应用方法，该设备包括超快脉冲激光器、反射镜、气体反应器、前置电压放大器和示波器；气体反应器包括至少三个通道，该三个通道依次为石英或者光纤接口的光学通道、电压信号通道、气体输入/输出通道；气体反应器内部设置有样品架，样品架上放置有三明治结构，三明治结构由上至下依次为透明检测电极、绝缘层和半导体，半导体与底部电极连接；透明检测电极和底部电极分别通过低容抗电缆与前置电压放大器连接，前置电压放大器的信号输出端与示波器的信号输入端连接。本发明简易，操作简单，效果显著。

技术领域

本发明涉及化学反应设备领域，更具体地说，涉及一种在线激光脉冲超快动力学检测设备及其应用方法。

背景技术

由于能源短缺、环境污染等引发的一系列问题，光催化、光电催化等技术利用半导体材料吸收太阳光能量驱动表面化学反应成为一种可行性的解决方案。为了寻找新型高效的催化剂，人们需要能够快速检测催化剂表面化学反应的设备。基于时间分辨技术的瞬态荧光、瞬态红外吸收、瞬态拉曼光谱、电子顺磁共振、同步辐射等技术和设备被已开发出来。例如，专利CN104502535A公开了一种用于研究气固本征化学反应动力学的微型装置，包括称重组件、反应器组件、支架和三向切换阀，根据不同时间固体的质量变化得到化学反应动力学模型。专利110373193A公开了一种基于发光寿命变化的稀土发光探针的制备及应用。专利CN1794079A公开了一种飞秒时间分辨的荧光亏蚀系统，采用间隔时间可调的飞秒脉冲激光先后作用与样品，观察样品的荧光随间隔时间的变化，从而研究样品分子的超快动力学行为。专利CN110715911A专利公开了一种利用瞬态吸收光谱预测镧基钙钛矿材料催化剂效率的方法，采用了纳秒激光器，检测瞬态物种的时间变化，能根据所得电子寿命来预测光催化剂的效率。专利CN110514608A公开了一种基于光谱的反应动力学常数的无偏估计方法，通过构建光谱数据结构，根据反应物初始浓度和反应动力学常数初始值，经过计算、比较、迭代反复，获得反应动力学速率常数。但光谱方法在进行定量研究时仍需其他方式来校准，较为复杂、误差较大。上述光谱方法在一定程度上能够解决化学反应动力学测试所面临的部分问题。然而，到目前为止，人们对于光催化过程的认识还比较有限，一些多步化学反应中间体的含量较低、表面又常被多种中间体覆盖，进行有效催化反应的选择性和效率不易控制。特别是针对光生电荷参与表面的反应机制的认识不足，对于表面带电中间体反应的检测方法非常有限。