中科智能（北京）光电科技有限公司

氙灯光源在光谱分析和科研实验中的作用

1. 宽光谱覆盖与日光模拟

• 氙灯辐射光谱能量分布与日光高度接近（色温约6000K），覆盖紫外至近红外（200-2500nm）的连续光谱。

• 连续光谱特性使其成为高光谱分析的理想光源，适用于物质成分分析、光催化反应、材料光学特性测试等场景。

2. 高稳定性与一致性

• 光谱能量分布几乎不随输入功率变化，寿命期内光谱稳定性，确保实验数据可重复性。

• 瞬时启动特性（点燃即达稳定输出）提升实验效率。

3. 红外热效应控制

• 先进氙灯光源采用多次滤光结构（如红外滤光片），显著降低红外波段热效应，避免样品受热干扰。

4. 支持多样化实验设计

• 点光源模式可通过光纤导入狭小空间；平行光模式可调节光斑尺寸，适配不同样品区域。

• 兼容滤光片、透镜等光学元件，可精准提取特定波段光谱（如紫外加速实验）。

二、推荐产品清单

三、选型关键指标

1. 光功率 > 电功率
        优先对比光功率（如HSX-F300光功率50W > Solar-500的10W），而非仅关注电功率。

2. 光功率密度
        根据样品面积选择（例：距光源50cm时HSX-F300光斑直径5cm，密度4000mW/cm2）。

3. 红外抑制能力
        多次滤光设计可减少热干扰（红外滤光后约剩余26.8W）。

4. 兼容性与扩展性
        支持标准滤光片（25.4mm/50.8mm）及360°光路转向的设备更灵活。

四、典型应用场景

• 环境领域：光降解污染物、水处理（需高紫外输出）

• 能源研究：光解水产氢、CO?转化（依赖全光谱模拟日光）

• 材料分析：高光谱成像中的补光光源（替代缺失的太阳光谱波段）

XENON-ZN300/ZN300UV 智能氙灯光源（智能控制型）

智能控制氙灯光源系统，采用七寸触控彩屏；智能控制光源各种参数；采用光纤光反馈功能保证光源的稳定输出；可以配合鑫视科全系反应器、滤光片及系统设备使用；模块化设计，快速连接配件；采用低压可控转速风扇，实现散热恒定，稳定光能输出；实现灯箱、电源全低压安全工作。氙灯光源为催化、合成、降解实验提供紫外光UV、可见光Vis、近红外光NIR的仪器，主要应用于光催化、光解水产氢产氧、CO₂还原、光热催化、VOCs降解、光热协同、光化学催化、光诱导合成、光降解污染物、水污染处理、生物光照，光学检测、各类模拟日光、可见光、紫外光、单色光加速实验等领域。

XENON-ZN300氙灯光源智能系统实现了自动开机、关机、光功率密度显示、标定及自动调节、自定义开关次数及频率、实现数字监控、程序模式可以根据实验时间的不同阶段要求自动适时调整光强（可以完全模拟日光一整天的变化），实现光源的实时在线监控。

氙灯光谱图

功率稳定性测试对比

技术参数

应用

HSX-F300/UV300 高能量光催化氙灯光源（太阳光模拟器）

氙灯光源光谱范围从紫外、可见到红外，因和太阳光谱非常相近，被称为太阳光模拟器，增加AM1.5G滤光片可以实现光谱匹配度A级。即可作为紫外光源、也可作为可见和红外光源，同时也可以模拟太阳光输出。

氙灯光源分为氙灯稳压电源和氙灯灯箱两部分，提高了氙灯光源的便携性。独特的电源电路设计，实现氙灯功率可调；灯箱主体采用均向的散热结构，散热效果；光路转向头采用了二次滤光结构，滤除了大量红外光，很大程度地降低红外线在实验中对溶液或样品影响，减小加热和挥发；滤光转向头兼容多种规格滤光片、透镜；滤光转向头可360°旋转，实现任何方向的光照；智能化的面板设计，操作简单方便；增加了反馈电路，高稳定性。

氙灯光源光谱曲线

AM1.5G模拟太阳光光谱

部分荣誉客户（相关产品）

中国科学院化学研究所、中国科学院理化技术研究所、北京航空航天大学、福州大学、南京大学、北京大学、北京理工大学、环境生态中心、中国农业大学、北京交通大学、哈尔滨工业大学、哈尔滨师范大学、黑龙江东方学院、大连理工大学、山西大学、天津大学、华中科技大学、贵州大学、兰州化物所、河南信阳师范学院、福建物构所、浙江师范大学、西安交通大学、吉林大学、四川大学、四川理工大学、北京化工大学、北京航空航天大学、北京科技大学… …（部分客户，不分先后）

氙灯光源技术参数

主要应用

此系列氙灯光源广泛应用于光解水产氢、光化学催化降解、二氧化碳制甲醇、光化学合成、光降解污染物、水污染处理、生物光照，光学检测、太阳能电池研究、荧光材料测试（透射、反射、吸收）、材料形变、各类模拟日光可见光加速实验和紫外波段加速实验等研究领域。

1、光致变色

光致变色现象是指一个化合物（A），在收到一定波长的光照射时，可进行特定的化学反应或物理效应，获得产物（B），由于结构的改变导致其（可见部分的）吸收光谱发生明显的变化,。 而在另一波长的光照射或热的作用下，产物（B）又能恢复到原来的形式。如下式所示：

2、光催化

光催化的原理是利用光来激发二氧化钛等化合物半导体，利用它们产生的电子和空穴来参加氧化—还原反应。 当能量大于或等于能隙的光照射到半导体纳米粒子上时，其价带中的电子将被激发跃迁到导带，在价带上留下相对稳定的空穴，从而形成电子—空穴对。由于纳米材料中存在大量的缺陷和悬键，这些缺陷和悬键能俘获电子或空穴并阻止电子和空穴的重新复合。这些被俘获的电子和空穴分别扩散到微粒的表面，从而产生了强烈的氧化还原势。

3、光催化分解水(photocatalytic water splitting)

光解水，可见光催化裂解水制氢：纳米催化结构及反应机制的研究进展 

利用TiO2吸收太阳能把水分解为氢气和氧气，光分解水制氢。

图1.图片来源网络仅供参考

 光分解水制氢的原理

光分解水制氢在热力学上是Gibbs自由能增大的过程：

因此又被称为人工光合作用。

光分解水制氢的本质是半导体材料的光电效应。当入射光的能量大于等于半导体的能带时，光能被吸收，价带电子跃迁到导带，产生光生电子和空穴。电子和空穴迁移到材料表面，与水发生氧化还原反应，产生氧气和氢气（图2）。

光分解水制氢主要包括3个过程（图3），即光吸收、光生电荷迁移和表面氧化还原反应。

(i) 光吸收。对太阳光谱的吸收范围取决于半导体材料的能带大小: Band gap(eV)=1240/λ(nm)，即带隙越小吸收范围越宽。对于光催化制氢催化材料来说，还要求导带的位置高于H^-+/H₂(0V vs. NHE)，价带位置低于O₂/H₂O(1.23 V vs. NHE)，因此理论上要求能带大小不小于1.23 eV。

(ii) 光生电荷迁移。材料的晶体结构、结晶度、颗粒大小等因素对光生电荷的分离和迁移有重要影响。缺陷会成为光生电荷的捕获和复合中心，因此结晶度越好，缺陷越少，催化活性越高。颗粒越小，光生电荷的迁移路径越短，复合几率越小。

(iii) 表面氧化还原反应。表面反应活性位点和比表面积的大小对这一过程有重要影响。通常会选用Pt、Au等贵金属纳米粒子或NiO和RuO₂等氧化物纳米粒子负载在催化剂表面作为表面反应活性位点，只要负载少量此类助催化材料就能大大提高催化剂的制氢效率。

光催化制氢效率表征的两种方式

目前研究光催化剂的制氢效率主要通过两种方式表征，及光催化分解水(photocatalytic water splitting) 和光电化学分解水(photoelectrochemical water splitting)。

光催化分解水是将粉体催化剂分散在水中（图4）。这种方法的优点是可以大规模应用，但是有氢气和氧气难以分离的问题。为此又发明了两步法（图5），即采用两种催化剂，分别产生氢气和氧气，并通过一种氧化还原电对将这两种催化剂联系起来。这种方法不仅避免了氢气和氧气的分离问题，而且降低了催化剂能带位置的要求，催化剂的选择面更宽，但是也带来了与氧化还原电对的逆反应问题。一步法将水直接分解为氢气和氧气对催化剂的要求较高，因此往往加入牺牲剂来获得氢气或氧气。牺牲剂的作用是消耗光生空穴或电子，比如甲醇、乙醇、乙二醇、乳酸等是常用的制氢牺牲剂，而AgNO₃是常用的制氧牺牲剂。

光催化分解水装置

粉体催化剂分散在水溶液中制氢，需通过收集反应产生的气体量来评价催化剂的催化性能。目前常用的装置如图6所示，包括反应器、气体取样部、气密循环系统以及抽真空装置，气体取样部与气象色谱相连，可以实时在线检测气体的产生量。光源为高压汞灯（紫外光为主）或氙灯（可见光为主），通过附加滤光片或滤光溶液得到所需波段的光源。由于气体的特殊性，因此对装置的气密性要求较高，操作过程中通过转动特殊设计的阀门来控制。

4、光电化学分解水(photoelectrochemical water splitting)

光电催化太阳能分解水、光电化学(PEC)裂解水制氢系统

光电化学水分解电池，是通过半导体电极吸收太阳光产生光生载流子，而后通过载流子在体相或外电路的迁移，从而与水发生氧化或者还原反应。光电化学水分解电池能够将太阳能转化氢能进行存储，不受太阳光时间、空间分布不均的影响。

光电化学水分解电池的器件结构有多种组成方式，例如通过光伏电池与光电极串联，可以获得较高的太阳 能转化效率，但结构成本也相对较高；而通过p型光阴极和n型光阳极组成的叠层结构，不仅拥有较高的理论转化效率( 约28 %) ，同时成本相对较低，是理想的器件结构。

光电化学分解水是将催化剂制成电极，与对电极通过导线相连，通常还会加一个偏压（图6）。若半导体材料为n型，则在催化剂电极处产生氧气，对电极处产生氢气；若半导体材料为p型，则相反。

其他应用

? 光催化（Photocatalyst）
? 化学分析（Chemical analysis）
? 检查照明（Inspection lighting）
? 对光反应变色（Photochromism）
? 光谱学（Spectroscopy）
? 紫外线消毒（UV light disinfection）
? 人工光合作用（Artificial photosynthesis）
? 荧光显微测定（Fluorescent observation）
? 光能疗法（Photodynamic therapy）

应用

Solar350、Solar500、Solar500T科研级太阳模拟器

Solar系列太阳光模拟器也称为氙灯光源，专门针对科学研究研发的均匀光源，因其紫外到红外光光谱近似太阳光受到国内外科研院所、高校和研究单位的认可和好评，此款光源常用功率从35W-3000W，代表性的是Solar-500，可满足大多数实验要求。

主要应用于模拟太阳光相关实验，如：光致发光、太阳能电池研究、光电响应型器件测试、半导体材料研究、荧光测试、表面光电压谱、生物光照（如：小白鼠实验、种子检测等）、光化学（光催化光降解等）、水蒸发（海水淡化）、表面缺陷分析等领域。

技术规格

发射光谱： 300-2500nm

太阳光谱匹配度：A级

光稳定度：≤0.5%

平行光斑直径：60mm

变焦功能：有

不均匀度：±5%~±15%

灯泡寿命：不等，依据不同灯泡。

冷却方式：风冷

输出形式：平行光

光源光谱

造型指南

选配滤光片

紫外截止片：UVCUT400、UVCUT420

紫外光滤光片：300-400nm、 313nm、334nm、350nm、365nm、380nm

可见光滤光片：400-780nm、 420nm、435nm、450nm、475nm、500nm、520nm、550nm、575nm、600nm、620nm、650nm、675nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm

红外光滤光片：780-1500nm

光纤输出  

应用方面

1、PEC光电化学太阳模拟器

2、海水淡化蒸发实验

应用

300W氙灯

500W氙灯

文章来源：www.bjnbet.com.cn