[实用新型]一种便携式原位光热反应设备

说明书

本实用新型公开了一种便携式原位光热反应设备，包括反应装置、窗口、加热系统；所述反应装置的一端开口；所述反应装置的开口处安装有窗口；所述窗口覆盖有透明的窗口盖；所述反应装置的开口内固定有样品架；所述样品架朝向窗口的一侧开设有放置样品的样品腔；所述样品架另一侧安装有加热系统，本实用新型，同时提供光照和加热条件，设备经过改良设计，整体结构简单，占地体积小，可以方便携带及储存，其使用条件不受限，因此适用于各个研究型实验室或工业实验室，大大拓宽了该设备的应用场景。

技术领域

本实用新型涉及材料结构-性能一体化原位表征技术领域，具体为一种便携式原位光热反应设备。

背景技术

热催化是最常见的催化形式之一，具有常规的工业过程，例如氨合成和利用热输入的重整以补偿这些反应的吸热性。工业上依赖热驱动催化的关键原因之一是大规模工艺的高效率和适用性。然而，通常都需要通过化石燃料的焚化来提供大量的能源需求。随着对不可再生燃料资源的枯竭的关注日益增加，以及对环境足迹的认识日益提高，利用太阳能驱动能量要求高的催化过程是人们所希望的。除了通过光伏技术将太阳光转化为电能以促进转化外，还可以通过吸收太阳光直接激活催化材料。最为著名的案例就是日本的本田和藤岛教授提出的关于使用二氧化钛半导体进行水分解的工作促使光催化研究领域的迅速发展。然而，尽管将光直接转化为化学能的能量理想的概念，光催化技术的实际应用仍因缺乏有效的转化而受到严重阻碍，特别是对于工业规模的操作而言，效率的差异通常为数倍。比热催化能力低几个数量级随后，这激发了催化光换热的概念，以代替传统的以化石燃料为动力的系统。这种光热催化与传统的热催化或光催化的区别在于，不仅利用了原有的热催化中的热量来源，还利用了太阳辐射的光和热成分，通过从直接来自光吸收或由光吸收引发的热量来减少反应对原有热量来源的依赖程度。因此，这使得能够一直利用可持续的能源(如光催化)，同时获得通常为热催化获得的有效催化转化率。

随着光热催化概念的推广以及各类对光热反应有潜在应用前景的领域的深度需求，如合成氨反应实验、甲烷重整实验以及二氧化碳加氢反应等多种反应体系，光热反应的应用也在逐步扩大。但如何将两者有效的结合在一起，并在同一个实验设备上实现这些功能却并没有这么简单。以往，在实验条件不允许的情况下，研究人员可以使用管式炉这一类的高温炉体进行改造，但这无疑大量占用了原本就有限的实验空间，给研究人员带来了更多的不便。

光热反应的概念随着光催化体系的发展给热催化领域注入了一股新的活力，很多具备光催化应用前景的催化剂也被应用在了热催化领域。目前，光热反应体系大部分都是基于管式炉的机制上改建而成，一般都会设置一个 0.5m到1m左右长的加热炉体，外部还需要配备很厚的隔热层，同时在炉体的中心上方位置开设一个可供通光的光路。这种设计的方案和产品优点在于完美的融合了热催化所需要的温度场，结构设计简单，但缺点是设备体积庞大，笨重，十分不利于实验室的放置和移动。同时，也无法再去匹配其他的设备进行一些实验联用功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：如何实现一种体积小、便于移动的原位光热反应设备。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种便携式原位光热反应设备，包括反应装置、窗口、加热系统；所述反应装置的一端开口；所述反应装置的开口处安装有窗口；所述窗口覆盖有透明的窗口盖；所述反应装置的开口内固定有样品架；所述样品架朝向窗口的一侧开设有放置样品的样品腔；所述样品架另一侧安装有加热系统。

打开窗口盖，将样品透过窗口放到样品架的样品腔内，关闭窗口盖，启动加热系统，对样品周围环境进行升温，然后在窗口一侧增设光源，给样品提供足够的光照条件，该原位光热反应设备可以同时提供光照和加热条件，设备经过改良设计，整体结构简单，占地体积小，可以方便携带及储存，其使用条件不受限，因此适用于各个研究型实验室或工业实验室，大大拓宽了该设备的应用场景。