一种多功能光化学反应实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多功能光化学反应实验装置，包括机箱壳体、光反应器、控温水套、气相色谱仪GC、恒温水流控制器和从底部射入光反应器的照射光源模块；机箱壳体的上端连接有气体导管，下端连接有采样导管，壳体内部封装设置有三通阀、单向阀门、气泵、真空表头、控制电路和单片机芯片；单片机芯片与PC端之间相互通信，用于接收PC端发送的指令对三通阀和单向阀门进行控制，上述提供的方案采用了独特的底部光照以及恒温水套控温设计，可以全自动采样和分析气态产物，手动采样液态产物，实现高精度温度、转速、气氛控制下的光化学反应实验。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能光化学反应实验装置
本专利技术涉及化学领域中的光反应技术，具体涉及一种多功能光化学反应实验装置。
技术介绍
光反应是化学研究领域一类重要的反应过程，是光催化、光合成领域研究的重点。影响光化学反应效率的因素涉及反应物、催化剂、气氛、光照、搅拌、温度等；反应产物可以是气态也可以是液态；检测过程可以是原位不同时间采样也可以是固定反应时间采样。传统实验装置功能相对独立，基本不具备自动化实验的功能；并且实验参数控制不全，如温度、转速、气氛等因素很少被考虑，导致测试结果误差较大。基于光化学反应其研究内容的复杂性，涉及的实验装置多种多样，很少有标准的实验装置能满足多方面的要求，导致许多研究团队的实验结果缺少横向对比性。因此，亟待需要一种能够兼顾光化学反应研究的多种实验参数、多种反应产物检测以及自动化实验的装置。
技术实现思路
为了实现上述需求，本专利技术提出一种多功能光化学反应实验装置，可以满足上述研究光化学反应实验的需求，实现自动化的实验操作，对于提高光化学反应实验精度、稳定性和便利性具有重要的意义。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种多功能光化学反应实验装置，包括：机箱壳体、光反应器、控温水套、气相色谱仪GC、恒温水流控制器和从底部射入光反应器的照射光源模块；所述机箱壳体的上端连接有气体导管，下端连接有采样导管，壳体内部封装设置有三通阀、单向阀门、气泵、真空表头、控制电路和单片机芯片；所述单片机芯片与PC端之间相互通信，用于接收PC端发送的指令对三通阀和单向阀门进行控制，以实现光化学反应实验。优选的，所述气体导管包括进气管和排气管；所述进气管和排气管分别延伸至机箱壳体外，与气相色谱仪GC色谱柱前端的进气口和出气口连通，通过气相色谱的载气，将采样气体带入色谱进行分析。进一步地，所述采样导管包括第一采样导管和第二采样导管；所述光反应器的顶部设置有上盖，所述上盖分别与连接于机箱壳体下端的第一采样导管和第二采样导管相连，用于对光反应器内部的气体进行气氛控制和气体采样；所述上盖上方安装有电机，所述电机一端设有电机旋转轴；靠近所述上盖一侧设置有管道，管道上设有阀门H；所述阀门H，用于供注射器针管插入光反应器内部，添加反应物质或者采样。进一步地，所述光反应器与采样导管连通形成回路，使得光反应器内部的气体流入采样导管，采样导管内的载气成份流入了光反应器，以实现光反应器内部气体的采样；所述光反应器与置于管道中的真空表头连接，用于检测光反应器内部的压力；启动气泵时，将光反应器中的采样气体从阀门G抽出，补充气体从单向阀门进入，通过反复多次抽气和补气操作，以实现光反应器内部气氛的控制，通过控制补充气体的量，设置实验气压，从真空表头显示。进一步地，所述光反应器下端为可拆卸的杯状结构，采用高透光石英材质制成，与上盖通过密封圈密闭连接；照射光源模块从光反应器底部的平面石英窗口射入。进一步地，所述光反应器中部内嵌设有采用高透光石英材质制成T形搅拌桨；所述T形搅拌桨与电机旋转轴之间利用端部的磁铁在光反应器上盖内外通过磁力耦合连接，电机启动时带动T形搅拌桨旋转，T形搅拌桨旋转作用下搅拌其密封状态下的液体。进一步地，所述控制电路与电机连接，用于控制T形搅拌桨的转速，使得均速转速下的反应溶液产生大小一致的漩涡状态，以获得相同的光照条件。优选的，所述控温水套一端开设有开口，另一端为高透光石英片密封的圆柱结构；光反应器贯穿所述开口插入控温水套，使得光反应器与控温水套之间产生间隙，形成填充部；所述填充部，用于填充透光和热量传递的去离子水；所述控温水套为中空的金属结构，其侧壁的上、下两端分别开设有进水孔和出水孔，所述进水孔和出水孔与恒温水流控制器的出水口和入水口一一对应连接。进一步地，所述光反应器还包括：判断单元，用于判断采样导管内是否存在采样气体；分析模块，用于基于判断模块的判断结果，执行气体成份分析；所述分析模块包括：第一分析单元，用于当采样导管中存有采样气体时，将采样气体传输至气相色谱仪GC进行成份分析。进一步地，所述单片机芯片分别与三通阀和单向阀门连接；所述三通阀包括：第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀；采样状态下，第一和第二三通阀的端口Ⅲ、第三和第四三通阀的端口Ⅰ以及单向阀门均处于关闭状态；来自气相色谱的载气从第一三通阀的端口Ⅰ输入，端口Ⅱ输出，到达第二三通阀的端口Ⅰ；经由第二三通阀的端口Ⅱ流出进入气相色谱仪GC的色谱柱；来自光反应器的气体经由气泵驱动，经由第四三通阀的端口Ⅱ流入端口Ⅲ流出，通过采样导管后，经由第三三通阀的端口Ⅲ流入端口Ⅱ流出，回到光反应器，以实现将光反应器中的气体填充到采样导管；分析状态下，第一、第二、第三和第四三通阀的状态发生切换，第一、第三和第四三通阀的端口Ⅱ、第二三通阀的端口Ⅰ以及单向阀门均处于关闭状态；来自气相色谱的载气从第一三通阀的端口Ⅰ输入，端口Ⅲ输出，到达第三三通阀的端口Ⅰ；经过端口Ⅲ将采样导管内贮存的样品气体推送经过第四三通阀的端口Ⅲ，经过端口Ⅰ输送至第二三通阀的端口Ⅲ，经由第二三通阀的端口Ⅱ流出进入气相色谱仪GC的色谱柱进行分析。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术提供本专利技术涉及了一种多功能的光化学反应装置，能够兼顾光化学反应研究的多种实验参数、多种反应产物检测以及自动化实验。传统实验装置功能相对独立，基本不具备自动化实验的功能。并且实验参数控制不全，如温度、转速、气氛等因素很少被考虑，导致测试结果误差较大。本专利技术涉及的多功能实验装置集成了多种反应功能和检测功能，并且严格控制了多个实验参数，保证了实验结果的精确度和稳定性。本专利技术涉及的多功能反应装置可以作为标准设备广泛应用于光化学反应研究领域，如光降解、光合成、光催化水分解、光催化二氧化碳还原以及磁性光催化剂研究等，不仅可以极大提高实验测试的精度和可靠性，而且在一定程度上还实现了实验的自动化，减轻了研究者的实验强度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1是本专利技术具体实施方式提供的一种多功能光化学反应实验装置结构示意图；图2是本专利技术实施例1提供的光反应器结构图；附图中：1、气体导管；2、机箱壳体；301、第一三通阀；302、第二三通阀；303、第三三通阀；304、第四三通阀；4、采样导管；5、单向阀门；6、气泵；7、真空表头8、光反应器；9、控温水套。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。为了具体了解本专利技术提供的技术方案，将在下面的实施例中对本专利技术的技术方案做出详细的描述和说明。显然，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能光化学反应实验装置，其特征在于，包括：机箱壳体(2)、光反应器(8)、控温水套(9)、气相色谱仪GC、恒温水流控制器和从底部射入光反应器(8)的照射光源模块；/n所述机箱壳体(2)的上端连接有气体导管(1)，下端连接有采样导管(4)，壳体内部封装设置有三通阀、单向阀门(5)、气泵(6)、真空表头(7)、控制电路和单片机芯片；所述单片机芯片与PC端之间相互通信，用于接收PC端发送的指令对三通阀和单向阀门(5)进行控制，以实现光化学反应实验。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能光化学反应实验装置，其特征在于，包括：机箱壳体(2)、光反应器(8)、控温水套(9)、气相色谱仪GC、恒温水流控制器和从底部射入光反应器(8)的照射光源模块；
所述机箱壳体(2)的上端连接有气体导管(1)，下端连接有采样导管(4)，壳体内部封装设置有三通阀、单向阀门(5)、气泵(6)、真空表头(7)、控制电路和单片机芯片；所述单片机芯片与PC端之间相互通信，用于接收PC端发送的指令对三通阀和单向阀门(5)进行控制，以实现光化学反应实验。


2.根据权利要求1所述的光化学反应实验装置，其特征在于，所述气体导管(1)包括进气管和排气管；
所述进气管和排气管分别延伸至机箱壳体(2)外，与气相色谱仪GC色谱柱前端的进气口和出气口连通，通过气相色谱的载气，将采样气体带入色谱进行分析。


3.根据权利要求2所述的光化学反应实验装置，其特征在于，所述采样导管(4)包括第一采样导管和第二采样导管；
所述光反应器(8)的顶部设置有上盖，所述上盖分别与连接于机箱壳体(2)下端的第一采样导管和第二采样导管相连，用于对光反应器(8)内部的气体进行气氛控制和气体采样；
所述上盖上方安装有电机，所述电机一端设有电机旋转轴；
靠近所述上盖一侧设置有管道，管道上设有阀门H；所述阀门H，用于供注射器针管插入光反应器(8)内部，添加反应物质或者采样。


4.根据权利要求3所述的光化学反应实验装置，其特征在于，所述光反应器(8)与采样导管(4)连通形成回路，使得光反应器(8)内部的气体流入采样导管(4)，采样导管(4)内的载气成份流入了光反应器(8)，以实现光反应器(8)内部气体的采样；
所述光反应器(8)与置于管道中的真空表头(7)连接，用于检测光反应器(8)内部的压力；
启动气泵(6)时，将光反应器(8)中的采样气体从阀门G抽出，补充气体从单向阀门(5)进入，通过反复多次抽气和补气操作，以实现光反应器(8)内部气氛的控制，通过控制补充气体的量，设置实验气压，从真空表头(7)显示。


5.根据权利要求3所述的光化学反应实验装置，其特征在于，所述光反应器(8)下端为可拆卸的杯状结构，采用高透光石英材质制成，与上盖通过密封圈密闭连接；
照射光源模块从光反应器(8)底部的平面石英窗口射入。


6.根据权利要求3所述的光化学反应实验装置，其特征在于，
所述光反应器(8)中部内嵌设有采用高透光石英材质制成T形搅拌桨；
所述T形搅拌桨与电机旋转轴之间利用端部的磁铁在光反应器(8)上盖内外通过磁力耦合连接，电机启动时带...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘锋，
申请(专利权)人：北京阳光凯特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11