一種光化學反應裝置的製作方法
2023-09-22 16:11:00
專利名稱：一種光化學反應裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型關於化學反應設備，尤其涉及一種光化學反應裝置。
背景技術：
近年來，環境保護越來越受到人們的重視，各種生活垃圾隨處可見，有些 是可降解的有機物。這些可降解的有機物通常可採用光催化的方式進行降解成 小分子化合物，以降低對環境的汙染。典型的光催化劑是二氧化鈦，其在環境 淨化等方面的研究獲得長足進展。但是關於光催化劑光催化活性的評價手段形 形色色，各有長短，沒有統一的標準，使光催化活性的評價和對比存在困難。
目前用於光催化活性評價的裝置有氣相和液相兩類評價裝置，這些評價裝 置通常為試驗臺或較大的實驗設備。在液相光催化活性測試中，通常採用簡單 的將被降解物質的溶液放入容器中，將光催化劑放入溶液中，然後利用紫外光 或可見光進行直接照射，通過測定被降解物溶液的吸光度計算出降解率。這種 方式簡單易行，但是由於溶液缺乏流動性，使降解過程不均勻進行。另外由於 暴露於空氣中的面積較大，加上光照產生的熱量，使溶液溶劑蒸發過快。
常用的SGY型以及XPA型光化學反應儀，能夠進行液相和固相催化，但 是只適合於粉體光催化劑，對於薄膜光催化劑存在放置困難的缺點，而在液相 催化中，供氣困難，光源功率大，需要水冷設備。並且由於受到不同時間的溫 度、溼度等環境因素的影響，每次測試的結果會存在不同的差異，不同樣品結 果的對比性不夠嚴才各。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種測試效率高且測試結果可比性高的光化學反應裝置。
為解決上述技術問題，本實用新型提供一種光化學反應裝置，其包括光源、 多個樣品杯以及支撐所述多個樣品杯的樣品杯架體，所述樣品杯架體環繞所述 光源設置，所述多個樣品杯以環繞所述光源的方式設置於所述樣品杯架體上， 每個樣品杯內設置有固定待測樣品的固定裝置。
本實用新型實施例提供的光化學反應裝置通過將多個樣品杯環繞所述光源 的方式設置，從而可以對多個樣品同時進行光化學反應，即可一次性測試多個 樣品，提高測試速度，提升測試效率。而且通過如此環繞形式，並通過固定裝 置將樣品定位一致，使得各個樣品杯中的樣品獲得光照的效果是一致的，由此 可大幅減少多個樣品間的測試差異，提高樣品結果的可比性和精度。
圖1是本實用新型實施例提供的光化學反應裝置結構示意圖。
圖2是圖1中的光化學反應裝置俯視示意圖。
圖3是圖1的光化學反應裝置中樣品杯的結構示意圖。
圖4是圖3的光化學反應裝置中支架的側視示意圖。
圖5是圖3的光化學反應裝置中支架的俯視示意圖。
圖6是本實用新型實施例提供的光化學反應裝置應用於一個具體的測試實 施例的測試結果曲線示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖 及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體 實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
請參閱圖1和圖2，為本實用新型實施例提供的光化學反應裝置。該光化 學反應裝置包括樣品杯架體1、多個樣品杯3、光源5以及多條供氣管4。樣品
5杯架體1環繞光源5設置。多個樣品杯3等間隔地排列在樣品杯架體1上，並環繞光源5,供氣管4伸入到樣品杯3的杯底。
本實施例中，樣品杯架體1具體為一反應容器7,優選為圓筒形容器。樣品杯架體1可採用類似於通常所用的試管架的結構形式，即在反應容器7內壁 上下間隔設置環形底座12和套架14。底座12和套架14相互平行，且套架14 位於底座12上部。套架14開設有多個套孔142,每個套孔142開設成允許樣 品杯3穿過而座i殳於底座12上。每個套孔142部分及底座12上相應的部位構 成放置樣品杯3的一個杯位。由於底座12作為樣品杯3的主要支撐，相應在反 應容器7底部設置多個支撐底座12的支撐柱16,以增加底座12的穩固性。應 當理解的是，在其他實施例中，可以直接在底座12上設置多個用於容置樣品杯 3的容置槽而不設置套架14,此時，每個用於放置樣品杯3的杯位對應為一個 容置槽。
光源5可選用功率為6-40W的紫外光源或帶有水冷套的氙燈光源，光源5優選為管狀光源且位於反應容器7的中軸線上。本實施例採用管狀紫外光源且 固定在反應容器7的頂部。進行測試時，反應容器7處於密封狀態，避免紫外 光源對外界造成不良影響。
多條供氣管4對應於多個樣品杯3穿設於反應容器7的側壁，用於向對應的樣品杯3通入適當流量的氣體，樣品杯3內盛有溶液9，可為被光催化降解 溶液，通過氣體鼓泡可對樣品杯3內的溶液9進行攪動，有利於降解物質的均 勻催化降解。通入的氣體可以是氧氣、空氣或氮氣，優選為氧氣，以有利於加 速光催化反應的進行。供氣管4優選地伸入到樣品杯3杯底。本實施例中，樣 品杯3的數量為十二個，但並不限於這個數量，實際應用時可根據需要設置所 需數量的樣品杯。每個樣品杯3具有一平側壁31，在進行光催化反應時，該平 側壁31正對光源5。
請參閱圖3,顯示本實用新型實施例提供的光化學反應裝置的樣品杯3的內部結構，為清楚顯示樣品杯3內結構，未示出樣品杯3內的溶液9。樣品杯3採用石英燒杯。樣品杯3包括杯體32和蓋設於杯體32上的杯蓋34。杯體32 的側壁包括前述的平側壁31、弧面側壁33和杯底35。弧面側壁33為一黃截面為 圓弧形的側壁，其與平側壁31構成樣品杯3的整個側壁。杯蓋34朝向杯體32 內部延伸有一擋塊36以及與擋塊36相對設置的彈性元件38。彈性元件38可 以是一彈性片或彈性絲，彈性絲可為彈性鐵絲或鋼絲等。當樣品薄膜2置於樣 品杯3中時，彈性元件38將樣品薄膜2的頂端彈性夾持於其與擋塊36之間。 因此，杯蓋34、擋塊36以及彈性元件38構成樣品薄膜2的固定裝置。為進一 步穩固樣品薄膜2的底端，該固定裝置還可包括設置於杯底35用於承靠樣品薄 膜2的支架21。
請參閱圖4和5，支架21包括一底板22、由底板22上凸伸的立板24以及 鍥形板26。鍥形板26具有斜面27，其與立板24相對。底板22開設有一貫穿 通孔28，用於讓供氣管4穿過。如圖3所示，供氣管28出氣端伸到杯底35並 由通孔28穿過支架21,使得出氣口靠近於平側壁31。如圖所示，本實施例包 括一對相間隔的立板24，該對立板24之間的間隔可以讓供氣管4通入的氣體 經過。立板24比鍥形板26更靠近樣品杯3的平側壁31，優選為與平側壁31 相平行。
當樣品薄膜2置於樣品杯3中時，將樣品薄膜2上的待測樣品面對光源5 放置，也即面對平側壁31，因此，出氣口為靠近於平側壁31並位於平側壁31 與樣品薄膜2之間，以利於鼓泡攪動被降解液，促進樣品的光化學反應。樣品 薄膜2靠近杯底35的底端貼靠於立板24面對斜面27的一側，樣品薄膜2的底 端同時也可支撐於支架21的斜面27上，即樣品薄膜2容置於斜面27與立板 24之間。樣品薄膜2通常鍍於載璃片上，斜面27與立板24之間的空間足以容 置載玻片。由於支架21的斜面27具有高度上的梯度變化，因而斜面27可適應 支撐不同厚度的樣品薄膜2。當然，樣品除採用薄膜負載形式，還可負載於顆 粒，如SiC球形顆粒上，其可直接放置於樣品杯3內。本實施例的光化學反應 裝置的具體應用測試實施例如下。200720196142.5
說明書第5/6頁
測試實施例一
光源採用功率為20瓦主波長為254納米的紫外殺菌燈，樣品杯3為石英燒 杯，共有十二個石英燒杯均勻間隔地排列在光源5的周圍，光源5距每個樣品 杯3中心插放光催化薄膜的位置的距離為12釐米，光催化薄膜為鍍有Ti02薄 膜，供氣管4的供氣為氧氣，被降解物質為亞甲基藍溶液。
將鍍有Ti02薄膜的載玻片插入石英燒杯中，並通過杯蓋34和固定支架21 固定於石萊燒杯中，向石英燒杯中倒入20mL,濃度為20mg/L的亞曱基藍溶液， 由供氣管4通入氧氣對亞甲基藍溶液進行攪動，以加速光催化反應。通入氧氣 流量為0.15L/min,經過4小時的紫外光照射後，打開石英燒杯蓋，用吸管吸取 被降解溶液，採用721分光光度計測定被降解溶液的吸光度，結果表明，亞甲 基藍被降解率達到90%。
測試實施例二
本實施例二與實施例一試驗條件基本相同，不同在於樣品為負載有Ti02 的SiC球形顆粒0.20g，放入石英燒杯中，光源選用11瓦的紫外殺菌TUV燈管， 經過1小時的紫外光照射。採用721分光光度計測定被降解溶液的吸光度，結 果表明，亞曱基藍溶液被降解率達99%以上。
測試實施例三
採用與實施例一基本相同的試驗條件，不同在於被降解溶液改為濃度為 10mg/L的甲基橙溶液，樣品為摻氮的Ti02玻璃薄膜。經過4小時的紫外光照 射後，採用721分光光度計測定被降解溶液的吸光度，結果表明，曱基橙被降 解率達到98%。
測試實施例四
採用實施例一的試驗條件，將用溶膠凝膠法製備的不同含量尿素摻雜改性 的Ti02薄膜插入多個石英燒杯中。向各個石英燒杯中倒入20mL,濃度為20mg/L 的亞甲基藍溶液，通入氧氣流量為0.15L/min，經過2小時的紫外光照射，採用 721分光光度計測定被降解溶液的吸光度，計算出甲基橙的降解率，得到不同尿素摻雜改性Ti02薄膜的對光催化活性直接對比。得到的結果如圖6所示，由
圖示的曲線可直接對比判斷出，尿素含量約為0.4克時光催化劑具有較高的光
催化活性。
上面四個測試實施例可以在光化學反應裝置上同時進行，只需在每個樣品
杯3中分別裝入對應的樣品及溶液，即可在此同一裝置上同時進行它們的光化
學反應。尤其測試實施例四可以同時在同樣的試驗條件，對不同含量尿素摻雜
改性的Ti02薄膜的光催化活性進行直接對比，而且樣品杯3環繞光源5設置， 並通過固定裝置將樣品定位一致，使得各個樣品杯3中的樣品獲得光照的效果 是一致的，可大幅減少多個樣品間的測試差異，因此最後得到的試驗結果具有 高度可比性，並增加對樣品光催化活性評價的精度。另外，由於多種樣品及溶 液可同時進4亍測試，將顯著提高測試速度，提升測試效率。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型， 凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應 包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1、一種光化學反應裝置，其包括光源、多個樣品杯以及支撐所述多個樣品杯的樣品杯架體，其特徵在於，所述樣品杯架體環繞所述光源設置，所述多個樣品杯以環繞所述光源的方式設置於所述樣品杯架體上，每個樣品杯內設置有固定待測樣品的固定裝置。
2、 如權利要求1所述的光化學反應裝置，其特徵在於，所述多個樣品杯等間隔地排列在樣品杯架體上。
3、 如權利要求1所述的光化學反應裝置，其特徵在於，所述樣品杯架體環繞所述光源設置有多個樣品杯位，每個樣品杯分別置於對應的一樣品杯位上。
4、 如權利要求1所述的光化學反應裝置，其特徵在於，所述樣品杯架體為一圓筒容器，圓筒容器的內壁上下間隔設有環形底座和位於所述底座上部的套架，所述套架開設有多個套孔，每個套孔分別用於讓對應一樣品杯穿過並座設 於所述底座上。
5、 如權利要求4所述的光化學反應裝置，其特徵在於，所述光源固設於所述圓筒容器的頂部並位於圓筒容器的中軸線上。
6、 如權利要求1所述的光化學反應裝置，其特徵在於，所述樣品杯具有一用於與光源正對的平側壁。
7、 如權利要求1所述的光化學反應裝置，其特徵在於，進一步包括多個供氣管，每個供氣管分別伸入對應一樣品杯中。
8、 如權利要求7所述的光化學反應裝置，其特徵在於，所述固定裝置包括一蓋設所述樣品杯的杯蓋、由杯蓋朝杯內方向延伸的擋塊以及與所述擋塊相對的彈性元件，所述彈性元件和所述擋塊相配合用於彈性夾持待測樣品。
9、 如權利要求8所述的光化學反應裝置，其特徵在於，所述固定裝置還包括設於所述樣品杯底的一支架，所述支架包括一底板、由底板上凸伸的立板和鍥形板，所述鍥形板具有一與立板相對且用於承靠待測樣品的斜面。
10、 如權利要求9所述的光化學反應裝置，其特徵在於，所述底板貫穿地 開設有一允許所述供氣管穿過的通孔。
專利摘要本實用新型公開了一種光化學反應裝置，其包括光源、多個樣品杯以及支撐所述多個樣品杯的樣品杯架體，所述樣品杯架體環繞所述光源設置，所述多個樣品杯以環繞所述光源的方式設置於所述樣品杯架體上，每個樣品杯內設置有固定待測樣品的固定裝置。該光化學反應裝置通過多個樣品杯的這種環繞方式設置，從而可以一次性測試多個樣品，提高測試效率。而且如此環繞形式大幅地減少多個樣品間的測試差異，提高樣品結果的可比性和精度。
文檔編號B01J19/12GK201179444SQ20072019614
公開日2009年1月14日 申請日期2007年12月19日 優先權日2007年12月19日
發明者胡紅坡 申請人:比亞迪股份有限公司