Проницаемый фотокаталитический бассейн оптимизирует проектирование оптического пути и управление реакционной средой, может обеспечить отслеживание кристаллической структуры катализатора в реальном времени под светом, его основные идеи проектирования заключаются в следующем:

Оптимизация пропускаемости оптических путей

Основная часть реакторного бассейна строится из материала с высокой светопроницаемостью (например, кварца или конкретного полимера), чтобы гарантировать, что падающий свет (например, ультрафиолетовый свет, видимый свет) не распадается и проникает на поверхность катализатора. Конструкция световых окон должна учитывать светопроницаемость и химическую инерцию, например, выбор конкретного тонкопленочного материала в качестве светового окна, способного выдерживать коррозию реакционной атмосферы (например, кислорода, углекислого газа) и минимизировать рассеяние света. В то же время, оптимизируйте геометрическую структуру оптического пути, чтобы источник света падал под определенным углом, избегая отраженных световых помех для сбора дифракционных сигналов.

2. Точный контроль реакционной среды

Интегрированные модули регулирования температуры, давления и атмосферы для моделирования реальных условий каталитической реакции. Например, высокотемпературная среда (например, 200 - 800 °C) достигается с помощью системы нагрева, которая использует систему управления газом для ввода реакционных веществ (например, водяного пара, метанола) и поддержания определенного давления (например, атмосферного давления или высокого давления). Реакционный бассейн должен обладать способностью к быстрому реагированию, чтобы гарантировать, что диапазон колебаний параметров окружающей среды составляет менее ±1°C, избегая маскировки переходных изменений кристаллической структуры катализатора из - за градиента температуры.

Сбор сигналов XRD на месте

Реакционный бассейн соединяется с рентгеновским дифракционным прибором, который позволяет рентгеновским лучам проникать в световое окно и непосредственно облучать образцы катализаторов. Непрерывное сканирование дифракционного пика достигается путем регулировки угла стенда образца (например, режим тета - 2 тета - связи). Для повышения отношения сигнала к шуму можно использовать мощные рентгеновские источники (например, вращающиеся анодные мишени) или источники синхронного излучения, а также оптимизировать положение детектора для захвата слабых дифракционных сигналов. Для нано - катализаторов необходимо синхронно анализировать изменения размеров зерна и структуры пористости в сочетании с технологией малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS).

4. Динамический анализ данных и обратная связь

С помощью программного обеспечения для обработки дифракционных карт в режиме реального времени, извлечения пикового положения, прочности, полувысокой ширины и других параметров, инверсии кристаллической структуры катализатора эволюции. Например, отслеживать переход кристаллической фазы катализатора оксида железа под светом (например, α - Fe → γ - Fe Onenenebj) или анализировать динамическую реконструкцию активных участков поверхности катализатора титаната. В сочетании с алгоритмами машинного обучения можно создавать модели корреляции структуры - производительности, прогнозировать механизмы инактивации катализатора или оптимизировать путь реакции.

Примеры применения

В исследованиях воды фотокаталитического разложения прозрачный фотокаталитический бассейн может в режиме реального времени контролировать деформацию решетки катализатора диоксида титана при ультрафиолетовом освещении и процесс образования кислородных пробелов. Эксперименты показали, что через 10 минут после освещения интервал кристаллической поверхности катализатора (001) сокращается на 0,2%, что соответствует искажению решетки, вызванному фотонными носителями, и эти данные обеспечивают ключевую структурную основу для проектирования высокоэффективных фотокатализаторов.