本实用新型专利技术提供了一种光电催化和光电转化的原位光谱反应池，所述的原位光谱反应池包括由上至下依次叠放的空腔窗体、阳极腔体、膜电极和阴极底座；所述的阳极腔体上开设通孔，通孔外缘与空腔窗体底面边缘相接，所述的通孔与空腔窗体的内部空腔相通形成阳极反应室，所述的空腔窗体上镶嵌有至少两块透光窗片；所述的阴极底座上开设有凹槽结构的阴极反应室，所述的阴极反应室对接阳极反应室；所述的膜电极位于阳极反应室和阴极反应室的对接面，所述的层状电极将阳极反应室和阴极反应室分隔为各自独立的封闭反应室。实现光电催化和光电转化反应的活性测试和原位光谱同步表征，用于探索反应材料性能和反应机理。反应材料性能和反应机理。反应材料性能和反应机理。
【技术实现步骤摘要】
一种光电催化和光电转化的原位光谱反应池
[0001]本技术属于光谱分析检测
，涉及一种原位光谱反应池，尤其涉及一种光电催化和光电转化的原位光谱反应池。
技术介绍
[0002]光电转化和光电催化在能源、环境和化工领域具有广泛应用。其原理是基于材料或器件被各种波长的光辐射或电流激发，产生光电子进而获得电能或产生的表面活性物种与目标分子之间发生化学反应，从而实现污染治理或化学合成。光电转化和光电催化反应电极表面的化学机制对于测试并改进电极材料的性能是至关重要的。
[0003]CN110296938A公开了一种自由基簇射氛围下原位红外光谱反应装置，包括：壳体，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体密封连接，使得所述壳体内形成密闭空腔；喷嘴电极，一端从所述上壳体的顶部伸入至所述密闭空腔内，另一端位于所述上壳体外部，并通入电极气，所述喷嘴电极与高压电源连接；两个红外光路窗口，设置于所述上壳体上；观察窗口，设置于所述上壳体上；反应池主体，设置于所述密闭空腔内，所述反应池主体的顶部设有第一凹槽，所述反应池主体与所述下壳体的内壁之间设有空隙，形成环绕所述反应池四周的气体通道；极板，设置于所述第一凹槽内，并位于所述喷嘴电极的一端下方；及第一电缆，一端伸入至所述下壳体内并与所述极板连接，另一端接地；其中，所述下壳体上设有两个气管连接口，分别用于与进气管和出气管连接。
[0004]CN209766591U公开了一种二次电池原位光谱测试反应池，包括阳极上盖、阳极主体、阴极底座、压实导电装置、第一密封件、隔膜、锂片；阳极上盖上开设有第一通孔，阳极主体顶端开设有第一凹槽，第一凹槽内设有光学窗口，阳极主体底端开设有第二凹槽，阳极上盖、阳极主板、阴极底座自上而下依次可拆卸连接，并致使所述光学窗口、第二凹槽、第三凹槽之间形成密封腔体，压实导电装置包括金属凸台，金属凸台安装在所述密封腔体中，待测样品、所述隔膜、所述锂片依次被夹持在光学窗口与金属凸台顶部之间。
[0005]CN106885774A公开了一种具有三明治结构的薄层光谱电化学检测装置。本检测装置上层金属面板和下层金属面板之间依次设有橡胶隔垫、上层透视窗、聚合物垫圈和下层透视窗；聚合物垫圈设置在上层透视窗和下层透视窗之间；形成类似三明治的多层结构；薄层内设工作电极、参比电极和辅助电极，构成三电极的电化学反应池；下层透视窗外周设有保护套；保护套中间设有通孔，通孔刚好能放置下层透视窗和聚合物垫圈；电极连接插孔设置在保护套外侧。
[0006]但目前已知的反应池无法实现光电催化和光电转化反应的原位光谱检测，因此亟需设计一种可同时实现光电催化和光电转化反应的原位光谱反应池。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种光电催化和光电转化的原位光谱反应池，可用于进行光电催化和光电转化反应，实现光电催化和光电转化反应
的活性测试和原位光谱同步表征，用于探索反应材料性能和反应机理，反应池加工方便，可批量生产。
[0008]为达此目的，本技术采用以下技术方案：
[0009]本技术提供了一种光电催化和光电转化的原位光谱反应池，所述的原位光谱反应池包括由上至下依次叠放的空腔窗体、阳极腔体、膜电极和阴极底座。
[0010]所述的阳极腔体上开设通孔，通孔外缘与空腔窗体底面边缘相接，所述的通孔与空腔窗体的内部空腔相通形成阳极反应室，所述的空腔窗体上镶嵌有至少两块透光窗片。
[0011]所述的阴极底座上开设有凹槽结构的阴极反应室，所述的阴极反应室对接阳极反应室。
[0012]所述的膜电极位于阳极反应室和阴极反应室的对接面，所述的层状电极将阳极反应室和阴极反应室分隔为各自独立的封闭反应室。
[0013]本技术提供的原位光谱反应池可用于进行光电催化和光电转化反应，实现光电催化和光电转化反应的活性测试和原位光谱同步表征，用于探索反应材料性能和反应机理，反应池加工方便，可批量生产。
[0014]作为本技术一种优选的技术方案，所述的膜电极为夹层结构。
[0015]所述的膜电极包括由上至下依次层叠设置的阳极催化层、质子交换膜和阴极催化层，所述的阳极催化层一侧位于阳极反应室，所述的阴极催化层一侧位于阴极反应室。
[0016]作为本技术一个优选的技术方案，所述的阳极催化层为钛基体。
[0017]所述的质子交换膜为固态电解质膜。
[0018]所述的质子交换膜为Nafion117。
[0019]所述的阴极催化层为碳纤维纸基体。
[0020]所述的阳极催化层和阴极催化层分别独立地外接导线。
[0021]作为本技术一种优选的技术方案，所述的空腔窗体为半球形薄壁壳体。
[0022]所述的薄壁空腔壳体上镶嵌有第一透光窗片和第二透光窗片，光束穿过第一透光窗片射入阳极反应室，经阳极催化层反射后由第二透光窗片穿出。
[0023]作为本技术一种优选的技术方案，所述的薄壁空腔壳体上镶嵌有第一透光窗片和第二透光窗片，光束穿过第一透光窗片射入阳极反应室，经阳极催化层反射后由第二透光窗片穿出。
[0024]作为本技术一种优选的技术方案，所述的第一透光窗片和第二透光窗片的材质为硒化锌、硫化锌或氟化钙。
[0025]所述的第一透光窗片和第二透光窗片的材质相同。
[0026]两块透光窗片所采用的窗体材料根据原位光谱检测技术的需要选择可以透过特定波长范围光束的透明材料，从而与对应的光谱仪结合实现光电催化或光电转化反应的原位光谱检测。
[0027]作为本技术一种优选的技术方案，所述的薄壁空腔壳体上还镶嵌有至少一块石英窗片。
[0028]紫外光穿过石英窗片进入阳极反应室内照射到阳极催化层表面进行光电催化反应。
[0029]作为本技术一种优选的技术方案，所述的阳极腔体一侧连接阳极进气管路和
阳极出气管路，所述的阳极进气管路和阳极出气管路分别独立连通阳极反应室。
[0030]所述的阴极底座一侧连接阴极进气管路和阴极出气管路，所述的阴极进气管路和阴极出气管路分别独立连通阴极反应室。
[0031]作为本技术一种优选的技术方案，所述的阳极腔体一侧还连接有导线容纳管路，所述的导线容纳管路用于收纳与阳极催化层和阴极催化层外接的导线。
[0032]作为本技术一种优选的技术方案，所述的阳空腔窗体与阳极腔体通孔之间的接触面设置有绝缘垫圈。
[0033]所述阳极催化层的上表面与通孔的接触面设置有绝缘垫圈。
[0034]所述阳极催化层的侧边外缘与通孔内壁之间的接触面设置有绝缘垫圈。
[0035]所述阴极催化层的下表面与凹槽的接触面设置有绝缘垫圈。
[0036]所述阴极催化层的侧边外缘与凹槽内壁之间的接触面设置有绝缘垫圈。
[0037]所述的绝缘垫圈的材质为聚四氟乙烯。
[0038]所述的阳极腔体和阴极底座通过螺栓固定连接。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光电催化和光电转化的原位光谱反应池，其特征在于，所述的原位光谱反应池包括由上至下依次叠放的空腔窗体、阳极腔体、膜电极和阴极底座；所述的阳极腔体上开设通孔，通孔外缘与空腔窗体底面边缘相接，所述的通孔与空腔窗体的内部空腔相通形成阳极反应室，所述的空腔窗体上镶嵌有至少两块透光窗片；所述的阴极底座上开设有凹槽结构的阴极反应室，所述的阴极反应室对接阳极反应室；所述的膜电极位于阳极反应室和阴极反应室的对接面，所述的膜电极将阳极反应室和阴极反应室分隔为各自独立的封闭反应室。2.根据权利要求1所述的原位光谱反应池，其特征在于，所述的膜电极为夹层结构；所述的膜电极包括由上至下依次层叠设置的阳极催化层、质子交换膜和阴极催化层，所述的阳极催化层一侧位于阳极反应室，所述的阴极催化层一侧位于阴极反应室。3.根据权利要求2所述的原位光谱反应池，其特征在于，所述的阳极催化层为钛基体；所述的质子交换膜为固态电解质膜；所述的质子交换膜为Nafion117；所述的阴极催化层为碳纤维纸基体；所述的阳极催化层和阴极催化层分别独立地外接导线。4.根据权利要求1所述的原位光谱反应池，其特征在于，所述的空腔窗体为半球形薄壁壳体；所述的半球形薄壁壳体上镶嵌有第一透光窗片和第二透光窗片，光束穿过第一透光窗片射入阳极反应室，经阳极催化层反射后由第二透光窗片穿出。5.根据权利要求4所述的原位光谱反应池，其特征在于，所述的第一透光窗片...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永春，刘志昆，张长斌，张博，刘春山，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：新型
国别省市：
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