【技术实现步骤摘要】
一种同时进行不同波长下非均相光化学反应的装置及方法
[0001]本专利技术涉及非均相光反应领域，具体涉及一种同时进行不同波长下非均相光化学反应的装置及方法。
技术介绍
[0002]据报道，大气颗粒物包含的多种吸光组分不仅具有吸收太阳辐射的能力，并且具有光化学反应活性，可以被光漂白，或者被光氧化成大分子化合物；同时，大气颗粒物还可能摄取大气中的SO2、NO2等气体，发生更加复杂的非均相光化学反应，是光化学烟雾等极端天气现象的成因。然而，由于太阳光经过大气层的多次散射和折射作用后才照射到大气颗粒物上，因此，难以确定最终被颗粒物吸收并参与反应的光的波长，进一步的，大气颗粒物的成分较复杂，不同组分对不同波长的响应也不同，导致分析大气颗粒物光反应的难度较大。
[0003]目前市面上的非均相光化学反应装置只能模拟单色光或者一种复合光，由于颗粒物一般是收集在滤膜上放入反应装置内反应，反应时面向光照的部分才能与光作用，为研究不同波长对大气颗粒物的影响，需要在同一位置发射不同波长的光照，但是在同一位置安装多种波长灯管是不现实的；而频繁更换同一位置的灯管，不仅会增加操作的复杂性，还会损耗灯管及其附件的寿命，因此，难以在同一反应装置中测定不同波长的光对大气颗粒物的影响。
技术实现思路
[0004]为了弥补现有光化学反应器无法同时进行多波长反应，并给出对应反应光强等缺陷，本专利技术提供一种可同时进行不同波长下非均相光化学反应的实验装置，可以在一个反应中切换不同的波长，检测分析不同波长下非均相光化学反应的特点。>[0005]本专利技术提供一种同时进行不同波长下非均相光化学反应的装置，所述装置包括反应器组件1，光学组件2和传感组件3，
[0006]所述反应器组件1包括反应管11，所述反应管11为中空透明结构，所述反应管11上设置有反应气体入口12、载气入口13和反应气体出口14，反应气体出口通过管路与外部气体分析仪器连接，用于检测反应后气体的成分；
[0007]所述光学组件2包括光源21和滤光机构22，所述滤光机构22包括若干顺次连接的滤光片23，且不同滤光片过滤的辐射波长不相同，所述滤光机构22套接在反应管11的外部，所述滤光机构22能够相对反应管11转动，以改变所述光源21射入反应管11内部的光波波长；
[0008]所述传感组件3包括顺次连接的检测探头31、导线32和显示器33，所述检测探头31设置在所述反应管11的内部，所述导线32和显示器33设置在所述反应管11的外部；根据本专利技术，所述反应器组件1还包括恒温管15，所述恒温管15套接在所述反应管11的外部，所述恒温管15为中空结构，且设置有恒温介质入口16和恒温介质出口17，用于将外部恒温介质
引入恒温管15内部进行循环，为所述反应管11提供恒温反应环境，优选地，所述恒温介质为恒温液体或恒温气体，优选为恒温液体，例如水。
[0009]根据本专利技术，所述反应管11、恒温管15选用双层石英流动管反应器，所述恒温管15为外层结构，所述反应管11为内层反应腔室，所述反应管11用于放置带有样品的基片；优选地，所述基片为滤膜、石英玻璃和/或氟化钙窗片，所述样品通过旋涂、沉积等方式附着于基片上。
[0010]根据本专利技术，所述反应气体入口12设置有导气管18，所述导气管18能够在反应管11内移动，以调整反应气体进入反应管11的位置；优选地，所述导气管18为移动式注射石英管。
[0011]根据本专利技术，所述载气入口13通过管路与外部载气相连通，所述载气通过一路干气和一路湿气混合得到一定湿度的气体后通入载气入口13，所述湿气通过将气体导入装有去离子水的鼓泡器得到，所述载气的湿度根据干气/湿气的比例进行调整。
[0012]根据本专利技术，所述反应管11的两端均设置有密封件，优选地，所述密封件由密封胶圈和密封头组成，且所述密封头上与导气管18、反应气体出口14和检测探头31相对应之处均有开口；优选地，所述密封头为不锈钢密封头。
[0013]根据本专利技术，所述光源21选用复合波长的灯管，所述光源21的波谱范围为300
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800nm中的任意波段；所述光源21的长度与所述恒温管15的长度相当；优选地，所述光源21安装在灯座上，所述灯座固定在桌面、墙壁或其他稳定位置。
[0014]根据本专利技术，所述光学组件2还包括相互连接的支架24和旋转电机25，所述滤光机构22设置在支架24上，当所述旋转电机25带动所述支架24转动时，所述滤光机构22随所述支架24转动；优选地，所述旋转电机25为无限可调的转动模式或每次转动固定角度的转动模式；优选地，所述滤光片23为石英带通滤光片或只允许某一波长的光通过的滤光片。
[0015]根据本专利技术，所述检测探头31为光强检测探头，所述检测探头31设置在所述反应管11的内底，且其端部通过导线32与外部显示器33相连接。
[0016]根据本专利技术，所述反应气体出口14通过管路与湿度检测仪、气体检测仪连接，所述气体检测仪包括SO2分析仪、NO
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分析仪。
[0017]本专利技术还提供一种采用上述装置进行非均相光化学反应的方法，包括以下步骤：将样品附着在基片上，放入反应管11的内部，在待测波长下，将反应气体从反应气体入口12通入反应管内进行反应；
[0018]优选地，在反应前，向恒温管15内通入恒温介质使得所述反应管11内的温度恒定；
[0019]优选地，调整滤光片23使待测波长的滤光片23与光源21相对应；
[0020]优选地，调整所述导气管18的端部在反应管11内的位置，以调整所述反应气体与基片上颗粒物之间的距离；
[0021]优选地，反应过程中，可以多次旋转滤光片23，以改变射入所述反应管11内的光波波长。
[0022]有益效果
[0023]本专利技术中同时进行不同波长下非均相光化学反应的装置，通过转动滤光片，切换到达反应管中样品表面的光的波长，从而触发该波长下的光化学反应，通过控制恒温管中恒温介质的温度，可以严格控制反应管中的温度，而通过对载体中干/湿气体比例的调整，
可以控制反应管中的湿度，进而模拟不同的天气条件。
[0024]而通过改变反应气体入口处导气管端部的位置，能够改变反应气体与样品的相对位置，可以同时获得摄取和未摄取反应气下发生光化学反应的样品。通过光功率传感器来检测光强，可以更加准确分析光反应中波长和光功率等对反应的作用，进而可以实现样品同时在不同波长照射下的非均相光化学反应的研究。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中本非均相光化学反应装置的结构示意图；
[0026]图2为图1的俯视图；
[0027]图3为图1的侧视图；
[0028]图4为双层石英流动管的结构示意图；
[0029]图5为本滤光组件的结构示意图。
[0030]图中：1
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反应器组件：11
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反应管，12
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反应气体入口，13
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种同时进行不同波长下非均相光化学反应的装置，其特征在于，所述装置包括反应器组件(1)和光学组件(2)，所述反应器组件(1)包括反应管(11)，所述反应管(11)为中空透明结构，所述反应管(11)上设置有反应气体入口(12)、载气入口(13)和反应气体出口(14)，反应气体出口通过管路与外部气体分析仪器连接，用于检测反应后气体的成分；所述光学组件(2)包括光源(21)和滤光机构(22)，所述滤光机构(22)包括若干顺次连接的滤光片(23)，且不同滤光片过滤的辐射波长不相同，所述滤光机构(22)套接在反应管(11)的外部，所述滤光机构(22)能够相对反应管(11)转动，以改变所述光源(21)射入反应管(11)内部的光波波长。2.根据权利要求1所述的同时进行不同波长下非均相光化学反应的装置，其特征在于，所述装置还包括传感组件(3)，所述传感组件(3)检测探头(31)，所述检测探头(31)设置在所述反应管(11)的内部，用于测试反应管(11)内的光强；优选地，所述传感组件(3)还包括导线(32)和显示器(33)，所述测探头(31)通过导线(32)与显示器(33)连接，所述导线(32)和显示器(33)设置在所述反应管(11)的外部。3.根据权利要求1所述的同时进行不同波长下非均相光化学反应的装置，其特征在于，所述反应器组件(1)还包括恒温管(15)，所述恒温管(15)套接在所述反应管(11)的外部，所述恒温管(15)为中空结构，且设置有恒温介质入口(16)和恒温介质出口(17)，用于将外部恒温介质引入恒温管(15)内部进行循环，为所述反应管(11)提供恒温反应环境，优选地，所述恒温介质为液体或气体，优选地，为液体，例如水；优选地，所述反应管(11)、恒温管(15)选用双层石英流动管反应器，所述恒温管(15)为外层结构，所述反应管(11)为内层反应腔室，所述反应管(11)用于放置带有样品的基片；优选地，所述基片为滤膜、石英玻璃和/或氟化钙窗片，所述样品通过旋涂、沉积等方式附着于基片上。4.根据权利要求1所述的同时进行不同波长下非均相光化学反应的装置，其特征在于，所述反应气体入口(12)设置有导气管(18)，所述导气管(18)能够在反应管(11)内移动，以调整反应气体进入反应管(11)的位置；优选地，所述导气管(18)为移动式注射石英管。5.根据权利要求1所述的同时进行不同波长下非均相光化学反应的装置，其特征在于，所述载气入口(13)通过管路与外部载气相连通；优选地，所述载气通过一路干气和一路湿气混合得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵进才，夏红玲，黄笛，陈春城，籍宏伟，马万红，宋文静，盛桦，章宇超，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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