μGAS1000微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)-光解水

μGAS1000微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)-光解水是基于泊菲萊科技多年對氣密性玻璃反應(yīng)系統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗，為滿足客戶光催化實驗需求而研發(fā)的實驗設(shè)備。適用于有微量氣體產(chǎn)生的催化反應(yīng)，如光催化分解水、光催化CO?還原反應(yīng)等。

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)主體將軟件及控制單元、氣體循環(huán)及自動取進樣模塊和反應(yīng)器模塊集成化。

一、關(guān)鍵特征

1、PC端軟件控制，實時顯示反應(yīng)過程信息及結(jié)果數(shù)據(jù)

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的電腦端軟件可對系統(tǒng)、氣相色譜儀、真空泵實現(xiàn)一體化控制，并通過可控制取樣結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)全自動在線取樣、進樣。PC端控制軟件可記錄如實驗人、樣品名稱、實驗所用光源型號、濾光片型號、溶液體積等實驗信息。同時，可實時記錄并保存如反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力等反應(yīng)過程參數(shù)，實現(xiàn)實驗記錄無紙化，實驗數(shù)據(jù)結(jié)果可導(dǎo)出（格式：.xlsx），并進行長時間全自動動態(tài)氣密性測試。反應(yīng)過程參數(shù)更直觀，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)度高。

圖1μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的軟件界面

μGAS1000微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)-光解水的上位機軟件利用軟件內(nèi)置的計算方法，讀取氣相色譜儀的測試數(shù)據(jù)，通過軟件界面生成報表計算出氣體產(chǎn)量、反應(yīng)速率等數(shù)據(jù)，并可通過控制加熱模塊對系統(tǒng)進行預(yù)熱，有效避免因真空脂固化導(dǎo)致的閥門抱死問題。全新的自動化控制設(shè)計，保證μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)可與任意型號真空泵兼容。

圖2.μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)導(dǎo)出的實驗數(shù)據(jù)

2、氣體循環(huán)及自動取進樣模塊保證微量氣體分析的高穩(wěn)定性與準確性

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的氣體循環(huán)模塊主要由循環(huán)管路和氣體循環(huán)動力源組成，循環(huán)管路體積230 mL。循環(huán)管路為高硼硅玻璃材質(zhì)，窄管路內(nèi)徑為3 mm，氣體阻力小。氣體循環(huán)動力源采用無源磁驅(qū)扇葉泵，無氫爆風(fēng)險，不產(chǎn)生電解水析氫干擾，提供循環(huán)動力恒定，且系統(tǒng)內(nèi)部氣體壓力在3 kPa以上即可保證混合效果良好，H?、O?、CO?等氣體可在10 min內(nèi)混合均勻，準曲線線性回歸度>0.999，同一濃度連續(xù)四次進樣，RSD<3%，準確性達科學(xué)級水準。

圖3.μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)氣體循環(huán)示意圖及正面圖

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的自動取進樣模塊取樣結(jié)構(gòu)采用ZL取樣閥島（ZL號： 2022219141302），可實現(xiàn)全自動在線取樣、進樣功能。相較于傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)型多通取樣閥，該款取樣閥島動作結(jié)構(gòu)少，動作簡單，可有效避免取樣閥動作時導(dǎo)致的空氣泄露。取樣閥島可配備0.5、1、2、3、5 mL體積定量環(huán)，根據(jù)反應(yīng)過程中的不同氣體產(chǎn)量調(diào)節(jié)靈敏度，Z大取樣比1：88。通過取樣閥島可實現(xiàn)全自動背景氣功能，精準控制背景氣體進氣量，促進氣體循環(huán)，同時可有效避免因手動扎針注入背景氣帶來的空氣干擾，影響實驗數(shù)據(jù)的準確性。μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的Z大允許載氣壓力＞0.5 MPa，適配于多品牌多型號復(fù)雜配置的氣相色譜儀。

3、多種類型光反應(yīng)器可選，滿足不同反應(yīng)類型的需求

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的新型反應(yīng)器可通過設(shè)置在測溫口處的熱電偶測量、記錄并顯示實時反應(yīng)過程中的反應(yīng)溫度；可根據(jù)實際實驗需求，定制多種反應(yīng)類型的反應(yīng)器，包含但不限于氣-固相光催化反應(yīng)器、氣-液-固相光催化反應(yīng)器、光電催化反應(yīng)器、電催化反應(yīng)器和光致熱催化反應(yīng)器等。

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的新型反應(yīng)器采用控溫層與反應(yīng)器腔體一體式設(shè)計，傳熱效率高，實驗溫度控制精度高，可有效保證實驗重復(fù)性。

圖4.μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的新型反應(yīng)器光催化分解水反應(yīng)器（左），光催化CO?還原反應(yīng)器（右）

μGAS1000 微量氣體反應(yīng)評價系統(tǒng)的新型反應(yīng)器還采用內(nèi)錐帶臺法蘭與O型槽鏈式夾反應(yīng)器，輔助提升系統(tǒng)氣密性，可滿足微量催化劑、微量反應(yīng)液的實驗需求。新型反應(yīng)器采用新型球磨壓力傳感器，并優(yōu)化密封工藝，在保證氣密性的同時可以實現(xiàn)快速更換，出現(xiàn)故障時用戶可自行更換，無需工程師上門或寄回公司返修，節(jié)約用戶時間和維修成本。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

光催化表觀量子產(chǎn)率測試

光催化全解水

光催化產(chǎn)氧率測試

光催化產(chǎn)氫

PEC光電催化分解水

電催化分解水

三、產(chǎn)品參數(shù)

四、現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)

標準曲線

H?：40~400 μL標準曲線線性回歸度：0.9996；

O?：20~200 μL標準曲線線性回歸度：0.9995；

CH?標氣：100~1500 μL標準曲線線性回歸度：0.9997；

CO標氣：100~1500 μL標準曲線線性回歸度：0.9995；

圖5. H? O? CH? CO標準曲線

實驗測試

圖6. 光催化全解水、產(chǎn)氧、產(chǎn)氫、CO?還原實驗結(jié)果

a）光催化全解水反應(yīng)：30 mg光催化劑，60 mL H?O，光功率密度1500 mW/cm2，Cut 420濾光片。

H?產(chǎn)率：27.8 μmol/h，O?產(chǎn)率：14.2 μmol/h，H?：O?=1.95

b）光催化產(chǎn)氧反應(yīng)：30 mg光催化劑，60 mL H?O，10 mM Fe(NO?)?，光功率密度1500 mW/cm2，Cut 420濾光片。

O?產(chǎn)率：2.71 μmol/h

c）光催化產(chǎn)氫反應(yīng)：30 mg光催化劑，50 mL H?O，10 mL甲醇，光功率密度800 mW/cm2。

H?產(chǎn)率：25.9 μmol/h

d）光催化CO?還原反應(yīng)：60 mg光催化劑，55 mL H?O，5 mL TEOA，Pt負載量3%wt。光沉積1小時。輸出波長：280 nm~780 nm，強度2000 mW/cm2。預(yù)*CO?至系統(tǒng)壓力75 kPa，反應(yīng)溫度控制在15℃，冷凝管溫度5℃。

CO產(chǎn)率：160 μmol/h

（a~d）Mircrosolar 300氙燈光源，反應(yīng)溫度15℃

（a~c）反應(yīng)初始壓力3.0 kPa