一种产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置，涉及红外光谱分析测试系统领域，包括下壳体和上端盖；所述下壳体和上端盖组成密闭的空间；所述上端盖上开设有红外光入射窗口与红外光出射窗口，红外入射和出射单元经过红外光入射窗口与红外光出射窗口入射与出射；所述下壳体内设置有耐高温绝缘体；所述高温绝缘体位中空结构，中空结构内设置有支架，支架上端设置有耐高温绝缘层，耐高温绝缘层上设置有高压电极和接地电极，高压电极与接地电极之间设置有介质，介质之间设置有球形介质和催化剂。本装置可实时检测等离子体‑催化表面反应的原位漫反射。

An in-situ diffuse reflectance infrared spectrometer for generating and enhancing surface discharge of catalyst

The invention discloses an in-situ diffuse reflection infrared spectrum device for generating and strengthening the surface discharge of catalyst, which relates to the field of infrared spectrum analysis and test system, including the lower shell and the upper end cover; the lower shell and the upper end cover form a closed space; the upper end cover is provided with a red light incident window and an infrared light outgoing window, and the infrared incident and outgoing units pass through the infrared light incident window The window and the infrared light exit window are incident and ejected; the lower shell is provided with a high temperature resistant insulator; the high temperature insulating body is in a hollow structure, the hollow structure is provided with a bracket, the upper end of the bracket is provided with a high temperature resistant insulating layer, the high temperature resistant insulating layer is provided with a high-voltage electrode and a grounding electrode, the medium is arranged between the high-voltage electrode and the grounding electrode, and the sphere is arranged between the media Medium and catalyst. The device can detect in situ diffuse reflection of plasma \u2011 catalyzed surface reaction in real time.

【技术实现步骤摘要】
一种产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置
本专利技术涉及红外光谱分析测试系统，尤其是一种产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置。
技术介绍
低温等离子体-催化技术是极具前景的降解挥发性有机污染物的方法，但由于反应过程非常复杂，其反应机理、反应物之间的相互影响机制尚未明确。反应过程除了一般的气固相反应，还有电子、离子、自由基和亚稳态分子参与的反应，这类反应十分迅速，为研究带来了困难。目前针对低温等离子体-催化反应过程的研究主要通过分析气相产物成分、反应后催化剂表征来进行，均是通过分析间接检测结果猜测中间反应过程。即使部分研究者采用发射光谱、激光诱导荧光方法原位检测了反应过程中等离子体与气相反应物的反应，但是这些方法不能检测等离子体参与的表面催化反应。然而，等离子体参与的表面催化反应与气相反应存在很大差异，也是低温等离子体-催化技术的关键，因此，十分有必要提供一种能够原位检测等离子体参与的表面催化反应过程的装置和方法。综上所述，现阶段还没有相关装置能够提供等离子体环境中的催化剂表面物种结构的原位检测。
技术实现思路
本专利技术提供了一种产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置，本专利技术通过如下技术方案得以实现：一种产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置，包括下壳体和上端盖；所述下壳体和上端盖组成密闭的空间；所述上端盖上开设有红外光入射窗口与红外光出射窗口，红外入射和出射单元经过红外光入射窗口与红外光出射窗口入射与出射；所述下壳体内设置有耐高温绝缘体；所述高温绝缘体位中空结构，中空结构内设置有支架，支架上端设置有耐高温绝缘层，耐高温绝缘层上设置有高压电极和接地电极，高压电极与接地电极之间设置有介质，介质之间设置有催化剂。进一步的，所述耐高温绝缘体内还设置有电加热层，用于加热催化剂。进一步的，所述介质之间还设置有球形介质，球形介质上置有催化剂。进一步的，所述耐高温绝缘体外侧设置有冷却水管道。进一步的，所述高压电极与高压电极引线连接；所述接地电极与接地电极引线连接。进一步的，所述耐高温绝缘层内安装有热电偶。进一步的，所述下壳体上开设有气体出口；上端盖上开设有气体入口。进一步的，所述冷却水管道上开设冷却水入口和冷却水出口。进一步的，所述上端盖上还开设有观察窗口；气体入口处设置有压力表。进一步的，介质为氧化铝或者石英玻璃，球形介质为氧化铝球、玻璃球、石英球、铁电体。光谱装置内部为反应装置，其主体为与金属壳体镶嵌连接的耐高温绝缘体，内部中空，并放置有一个支架。支架上方为耐高温绝缘层，绝缘层与绝缘体顶部平面留有一定距离，用于放置球形介质和催化剂。绝缘体内表面两侧为放电时所需的介质，介质顶部与绝缘体顶部平面平齐，下部嵌入绝缘层，以便位置的固定。介质与绝缘体内表面间放置电极，介质与电极相配合可进行介质阻挡放电，创建实验所需条件。放电区域的球形介质能够促进表面放电，使产生的表面流光传播到催化剂表面。绝缘体内嵌环形电加热层，用于对某些催化剂进行预处理：即在惰性气体氛围中持续加热几个小时，以除去催化剂中的水分和二氧化碳气体，同时可对催化剂进行一定程度的活化。热电偶嵌入绝缘层中，用于对加热过程中温度的实时检测。绝缘体四周环绕有冷却管道，用于快速降温加热预处理后的催化剂，减少实验的等待时间。光谱装置外部是密闭的金属外壳，其分为上下两个部分，上部设有两个红外窗口、一个观察窗口以及一个气体通道；下部分则设有线缆通道、一个冷却水入口、一个冷却水出口以及一个气体通道。外壳上下两部分由壳体四周的螺钉进行连接。上部分的两个红外窗口互相位于对面，用以允许IR光束通过并反射，进行原位红外光谱的检测。位于侧面的玻璃窗口，用来观察实验过程中的放电情况，把握实验具体状况。顶部的气体通道提供惰性气体通入，保障光谱装置内的气体环境，同时通道侧边也配有气压表。壳体下部分的线缆通道位于不同的两侧面，通道内电缆分别连接高压极板和接地，电缆线处于绝缘套管内。冷却水出入口位于分别接地电缆的两侧，冷却水管道携带内部反应过程的热量经由此出入口进行换热。下部气体通道口位于高压电缆下方，光谱装置内空气由此处排出。与现有装置相比较，本专利技术的优点在于：1.采用双介质阻挡放电的形式产生低温等离子体，介质和侧面的绝缘体将催化剂与电极隔绝，避免了电极表面高电压梯度的干扰和表面荷电的干扰，同时能够产生稳定的表面等离子体。2.将催化剂全部置于放电区域，并在放电区域加入球形介质，降低了放电电压，促进了表面放电，使放电流光传播到催化剂层上表面，在上表面产生等离子体-催化表面反应现象。3.将加热层置于接地电极一侧和侧面，避开了高压电极附近的区域，在为放电区域提供一定温度的同时，保证了安全性。4.实现了对催化剂加热预处理、介质阻挡放电、原位漫反射红外光谱检测流程一体化的解决方案，简化了实验人员进行检测实验的操作繁杂度。5.可适用于多种实验条件场景下的检测，包括但不限于加热与不加热、放电产生等离子体与不放电及其组合条件的实验场景。6.提供了额外的观察窗口与气压表，便于研究者实时观测放电情况与光谱装置内气压状况，了解并控制实验进展过程。附图说明图1是本专利技术的正面示意图。图2是本专利技术的俯视图。图3是内部反应装置的俯视下的剖视图。附图标记如下：1-下壳体、2-上端盖、3-红外光入射窗口、4-红外光出射窗口、5-观察窗口、6-气体入口、7-压力表、8-气体出口、9-绝缘层、10-绝缘套管、11-高压电极引线、12-耐高温绝缘体、13-高压电极、14-接地电极、15-介质、16-接地电极引线、17-耐高温绝缘层、18-支架、19-催化剂、20-球形介质、21-电加热层、22-热电偶、23-冷却水管道、24-冷却水入口、25-冷却水出口、26-密封螺纹孔。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置，其特征在于，包括下壳体(1)和上端盖(2)；所述下壳体(1)和上端盖(2)组成密闭的空间；/n所述上端盖(2)上开设有红外光入射窗口(3)与红外光出射窗口(4)，红外入射和出射单元经红外光入射窗口(3)与红外光出射窗口(4)入射与出射；/n所述下壳体(1)内设置有耐高温绝缘体(12)；所述耐高温绝缘体(12)为中空结构，中空结构内设置有支架(18)，支架(18)上端设置有耐高温绝缘层(17)，耐高温绝缘层(17)上设置有高压电极(13)和接地电极(14)，高压电极(13)与接地电极(14)之间设置有介质(15)，介质(15)之间设置有催化剂(19)。/n

【技术特征摘要】
1.一种产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置，其特征在于，包括下壳体(1)和上端盖(2)；所述下壳体(1)和上端盖(2)组成密闭的空间；
所述上端盖(2)上开设有红外光入射窗口(3)与红外光出射窗口(4)，红外入射和出射单元经红外光入射窗口(3)与红外光出射窗口(4)入射与出射；
所述下壳体(1)内设置有耐高温绝缘体(12)；所述耐高温绝缘体(12)为中空结构，中空结构内设置有支架(18)，支架(18)上端设置有耐高温绝缘层(17)，耐高温绝缘层(17)上设置有高压电极(13)和接地电极(14)，高压电极(13)与接地电极(14)之间设置有介质(15)，介质(15)之间设置有催化剂(19)。


2.根据权利要求1所述的产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置，其特征在于，所述耐高温绝缘体(12)内还设置有电加热层(21)，用于加热催化剂(19)。


3.根据权利要求1所述的产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置，其特征在于，所述介质(15)之间还设置有球形介质(20)，球形介质(20)上置有催化剂(19)。


4.根据权利要求1至3任一项所述的产生和强化催化剂表面放电的原位漫反射红外光谱装置，其特征在于，所述耐高温绝缘体(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐，邓权进，彭亦兰，吕绮韵，营佳辰，马玉东，袁寿其，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32