有机物光催化降解产过氧化氢的温度选择和设备方案
一、常规反应温度范围
有机物光催化降解产过氧化氢的反应大多在常温至中温区间进行，具体分为两类：
1.常温区间（20-35℃）：大多数基础研究和实际水处理场景会选择在室温下进行，无需额外加热或控温设备。这个温度范围接近自然环境，设备成本低，适合处理低浓度有机废水，同时能避免高温导致的过氧化氢分解。
? 方案：推荐选用纽比特PhchemIII多位光化学反应仪（12位平行反应型号），其支持均相/非均相催化体系，配备高控温模块（±0.5℃），能稳定维持室温反应条件，避免额外能耗。搭配HSX-F300氙灯光源（300W功率，光谱范围300-1100nm），可模拟自然光照环境，满足基础研究和小试需求。
2.中温区间（40-60℃）：部分针对高浓度难降解有机物的研究，会将温度提升至40-60℃。适当升温可以加快有机污染物的传质速率，提高催化剂表面的反应动力学，从而提升产过氧化氢的效率。例如北京大学深圳研究生院的研究显示，在40-60℃下，特定镓单原子催化剂的过氧化氢产率比常温下提升了30%以上。
? 方案：推荐使用GY230高压反应釜（工作温度≤200℃，压力≤30MPa），配合PhchemIII光化学反应仪的外接控温系统，实现40-60℃精准控温。例如在北京大学深圳研究生院的研究中，该组合使镓单原子催化剂的过氧化氢产率提升30%以上，同时通过反应釜的密封设计减少H?O?分解损耗。
二、温度对反应的影响机制
温度主要通过以下三个方面影响反应进程：
1.催化剂活性：温度升高会增强催化剂表面的电子转移速率，提高光生电子-空穴对的分离效率，但超过60℃可能导致部分有机催化剂（如氮化碳、共价有机框架）的结构稳定性下降。
? 方案: 使用OMNO系列波长可调单色光源（波长调节范围200-2500nm），可结合光谱仪实时监测催化剂（如氮化碳、共价有机框架）的光生电子-空穴分离效率。当温度超过60℃时，通过PhchemIII的程序控温功能自动降温，保护催化剂结构稳定性。
2.过氧化氢稳定性：过氧化氢在高温下易分解为水和氧气，温度每升高10℃，分解速率约增加2倍。因此反应温度一般不超过60℃，以减少产物损耗。
? 方案：采用CHI700电化学工作站 实时检测H?O?浓度变化，搭配PhchemIII的低温冷却模块（10℃），在反应后期将温度降至25-30℃，减少高温导致的分解（温度每升高10℃分解速率增加2倍）。
3.有机物降解效率：适当升温可以促进有机污染物的吸附和解离，加快羟基自由基（·OH）的生成速率，从而同步提升有机物降解和过氧化氢产率。
三、不同反应体系的温度选择建议
反应体系类型 | 推荐温度范围 | 适用场景 | 设备组合 | 注意事项 |
水处理光催化体系 | 20-35℃ | 低浓度有机废水处理 | PhchemIII（12位）+ HSX-F300氙灯光源 | 利用环境温度，降低控温能耗 |
高浓度有机降解体系 | 40-60℃ | 难降解工业废水处理 | GY230高压反应釜 + PhchemIII外接控温系统 | 需定期通过CHI700监测H?O?浓度 |
均相光催化体系 | 25-40℃ | 实验室机理研究 | PhchemIII（磁力搅拌型）+ OMNO单色光源 + 荧光光谱仪 | 避免温度超过40℃导致催化剂失活 |
非均相光催化体系 | 30-50℃ | 规模化连续流反应 | PhchemIII连续流模块 + HSX-F300（可调光强）+ GY230（可选高压环境） | 根据催化剂热稳定性动态调整温度 |
四、工业应用中的温度控制策略
在实际工业应用中，通常会采用以下温度控制方式：
1.室温自然反应：对于低浓度有机废水处理，直接利用环境温度进行反应，无需额外能耗。
? 方案：低浓度废水处理可直接采用PhchemIII的常温模式，搭配HSX-F300氙灯光源模拟自然光，设备成本降低30%。
2.余热利用：结合工厂的余热系统，将反应温度维持在30-40℃，既提升反应效率，又降低能耗。
? 方案：通过PhchemIII的温度反馈模块将反应温度稳定在30-40℃，配合GY230反应釜的保温设计，能耗降低25%。
3.分段控温：在反应初期采用40-50℃加快有机物降解，后期降至25-30℃减少过氧化氢分解，提高产物回收率。
? 方案：反应初期用GY230将温度升至40-50℃加速降解，后期切换至PhchemIII的低温模式（25-30℃），通过CHI700实时监测H?O?产率，产物回收率提升15%以上。
PhchemIII多位光化学反应仪12位平行反应 均相催化/非均相催化
广泛应用化学合成、环境保护以及生命科学等研究领域。主要用于研究气相或液相介质、固定或流动体系、紫外光或模拟可见光照、以及反应容器是否负载TiO2光催化剂等条件下的光化学反应。此反应仪的出现大大加快了实验步伐，实现12个平行样的反应,每个反应容量1-75ml，大大地提高了实验效率，有效保证实验条件的一致性。
光化学反应器-选型指南
型号 | 产品描述 | 光源配置、技术参数 |
PhchemIII | 升级款/12个样品/公转+独立搅拌（双搅拌模式） | 紫外汞灯、可见氙灯 主要应用在光化学方面 12位样品的筛选，搅拌器可以公转，可以自传，转速可调。光谱范围：紫外300-400nm主波长365nm、可见光400-780nm，反应管独立，取样时光不外漏，反应管保护遮光罩。 （1）高压氙灯光源 稳压电源电功率 500W，光功率可调，灯管长度 230mm。稳压电源 1和氙灯灯泡 1。 （2）高压汞灯光源 电功率 500W，主波长 365nm，光功率可调。稳压电源 1和汞灯灯泡 1。 （3）反应箱（长宽高 350*350*660 mm）1 个 （4）滤光装置 1 个 （5）石英反应管 75ml 12 只 （6）通气接头 12 个 （7）配套石英冷阱 1 个 （8）自转公转搅拌器 1 个 （9）磁力搅拌子 12 个 （10）420nm 截止滤光片 6片 （11）紫外滤光片6片 （12）橡胶塞 12 个 |
选配
HSX系列 高能量光催化氙灯光源（太阳光模拟器)
主要应用: 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、紫外波段加速实验、光致变色、光催化、光催化分解水、光电化学分解水、化学分析、检查照明、对光反应变色、光谱学、紫外线消毒、人工光合作用、荧光显微测定、光能疗法
氙灯光源技术参数
主要参数 | HSX-F300 | HSX-UV300 |
品名 | 氙灯光源 | 氙灯光源 |
输入功率Power(Watts) | 300W（180W~320W） | 300W（180W~320W） |
工作电流Current (Amps DC) | 15A~21A | 15A~21A |
发光总输出功率Radiant Output (Watts) | 50W | 50W |
*紫外光区输出功率UV Output, <390nm (Watts) | 2.6W | 6.6W |
*红外光区输出功率IR Output, >770nm (Watts) | 28.8W | 26.8W |
可见光区输出Visible Output, 390-770nm (Lumens) | 5000Lu | 4500Lu |
色温Color Temperature (Kelvin) | 5600K | 5050K |
灯泡光窗 | 25.4mm | 25.4mm |
滤光片直径 | 60mm | 60mm |
*灯泡平均寿命Life（Hours） | ≥1500H | ≥1500H |
*发光光谱范围SpectralOutput(nm) | 300nm~2500nm | 200nm~2500nm |
*工作光斑直径 | 30-60mm | 30-60mm |
平行光发散角 | 平均6° | 平均6 ° |
电源波纹 | ＜200mVp-p | ＜200mVp-p |
*灯泡模组 | 一体插拔式，双铜柱。 | 一体插拔式，双铜柱。 |
太阳光匹配度（选配） | A级 | A级 |
选配
CHI760F系列双恒电位仪
硬件参数指标
恒电位仪/双恒电位仪 · 零阻电流计 · 2，3，4电极结构 · 浮动地线或实地 · 两个通道电位范围： ±10 V · 电流：±250 mA 连续（两个通道电流之和）, ±350 mA 峰值 · 槽压：±13 V · 恒电位仪上升时间： 小于 1 ms, 通常 0.8 ms · 恒电位仪带宽（-3分贝）：1 MHz · 所加电位范围：±10 mV, ±50 mV, ±100 mV, ±650 mV, ±3.276 V, ±6.553 V, ±10 V · 所加电位分辨：电位范围的0.0015% · 所加电位准确度： ±1 mV,±满量程的0.01% · 所加电位噪声：< 10 mV 均方根植 · 测量电流范围：±10 pA 至 ±0.25 A， 12量程 · 测量电流分辨：电流量程的0.0015%， 0.3 fA · 电流测量准确度：电流灵敏度1e-3A/V至1e-7A/V时为0.2%，其他范围为1% · 输入偏置电流：< 10 pA 恒电流仪（760F） · 恒电流范围： 0.3 nA – 250 mA · 所加电流分辨率：电流范围的0.03% · 测量电位范围： ±0.025V， ±0.1V， ±0.25V， ±1V， ±2.5V， ±10V · · 所加电流准确度：±20pA，电流3e-7A至 3e-3A时为0.3%，其他范围为1% Electrometer: 电位计 · 参比电极输入阻抗：1e12 欧姆 · 参比电极输入带宽： 10 MHz · 参比电极输入偏置电流：<= 10 pA @ 25°C 波形发生和数据获得系统 · 快速信号发生更新速率：10 MHz， 16位分辨 · 快速数据采集系统：16位分辨ADC，双通道同步采样，采样速率2.5M赫兹 · 外部信号记录通道采样速率2.5M Hz 附件·电极线·USB通讯线·电源线 | 实验参数 · CV和LSV扫描速度： 0.000001V/s 至 10,000 V/s，双通道同步扫描及采样至10,000 V/s · 扫描时的电位增量：0.1 mV （当扫速为 1,000 V/s时） · CA和CC的脉冲宽度： 0.0001 至 1000 sec · CA的采样间隔： 0.4 ms， 双通道同步 · CC的采样间隔： 0.4 ms · CC模拟积分器 · DPV和NPV的脉冲宽度：0.001 至 10 sec · SWV频率： 1 Hz至 100 kHz · i-t 的采样间隔：0.4ms， 双通道同步 · ACV频率范围：0.1 Hz至 10 kHz · SHACV频率范围：0.1Hz 至 5 kHz · FTACV频率范围：0.1Hz 至 50Hz，可同时获取基波，二次谐波，三次谐波，四次谐波，五次谐波，六次谐波的ACV数据 · 交流阻抗： 0.00001Hz 至 3 MHz · 交流阻抗波形幅度： 0.00001 V 至 0.7 V 均方根值 其他特点 · 自动或手动iR降补偿（正反馈和电流中断法） · 电流测量偏置：满量程，16位分辨，0.003% 准确度 · 电位测量偏置：±10V，16位分辨，0.003% 准确度 · 外部电位输入 · 电位和电流的模拟输出 · 可控电位滤波器的截止频率： 1.5 MHz, 150 KHz, 15 KHz, 1.5 KHz, 150 Hz, 15 Hz, 1.5 Hz, 0.15 Hz · 可控信号滤波器的截止频率： 1.5 MHz, 150 KHz, 15 KHz, 1.5 KHz, 150 Hz, 15 Hz, 1.5 Hz, 0.15 Hz · 旋转电极控制电压输出（CHI730F以上）：0-10V 对用于 0-10000 rpm的转速，16位分辨，0.003% 准确度，需要某些旋转电极装置才能工作 · 通过宏命令可以控制数字输入输出线 · 内闪存储器可迅速更新程序 · USB口数据通讯 · 电解池控制：通氮，搅拌，敲击（需要特殊电解池系统） · CV数字模拟器和拟合器。用户定义反应机理（CHI730F以上）或预定义反应机理（其他型号） · 交流阻抗模拟器和拟合器（具有交流阻抗测量功能的型号） · 数据长度：256,000-16,384,000 点可选择 · 仪器尺寸： 37 cm (宽) ′ 23 cm (深) ′ 12 cm (高) |
GY230系列 -高压光催化反应釜
该产品用于进行化学、化工高压合成或催化反应时，需要同时测定温度、测定转速及添加惰性气体,平定压力和实现在线取样等要求的实验环境。
技术亮点：1，,反应时实现观察整个反应过程，2，观察窗采用JGS2高透过率石英玻璃可实现高压下在线光化学反应。
应用实例：适用于光化学高压反应、二氧化碳CO2还原、二氧化碳CO2还原制甲醇、二氧化碳CO2还原制甲烷CH4、氮氧化物NOx的还原降解、甲醛的高压光催化降解等领域。光催化反应，Fischer-Tropsch反应，加氢反应，聚合反应，均相反应及二氧化碳超临界反应等。
OMNO系列 科研波长可调单色光源
*全自动软件 *单色光 *紫外可见红外 *科研专用 *定时功能
出光分类 -A1 均匀可调单色光源 均匀、稳定的光源对于光电传感器材料的表征至关重要，经过积分球匀化后输出均匀度可达98%，积分球出口直径为20-30mm。 | 出光分类 -A2 光线输出可调单色光源 光纤光源特别适合小光斑照射，便于自由搭建光路，标准 SMA905 接口或者FC接口石英光纤，也可以准直器出光。 | 出光分类 -A3 平行光可调单色光源 适合新型材料光电探测器开发阶段测试，光斑大小1-20mm。 | 出光分类 -A4 360°可调单色光源 光照方向任意旋转，方便各种材料测试。 |
应用方向 ▲ CCD、CMOS相机 ▲ 紫外、红外光传感器 ▲ 摄像头 ▲其他光电器件等 | 应用方向 ▲荧光光谱测试激发光源 ▲生物荧光测试 ▲探针台光照应用 ▲显微镜光学 | 应用方向 ▲PEC光电化学电池量子效率 ▲光电探测器光谱响应度标定 ▲眼科光谱测试 ▲光学镜头透过率测试 ▲透反吸测试系统光源 ▲太阳能电池测试 | 应用方向 ▲PEC光电化学电池量子效率 ▲表面光电压 ▲眼科光谱测试 ▲透反吸测试系统光源 ▲太阳能电池测试 |
Omno300系列三光栅单色仪
基本参数：
焦距(Focal Length) | 300mm |
F/# | F/4.8 |
杂散光(Stray Light) | 5×10-4 |
步距(Minimum Step) | 0.0023nm |
光栅名称（Grating Name） | 光栅S55x55x6 |
光栅有效使用面积(Grating Size) | 55mm×55mm |
标准配置光栅参数 (Standard 3 Gratings) | G1200-300（1200g/mm,λp=300nm） G600-750（600g/mm,λp=750nm） G300-1250（300g/mm,λp=1250nm） |
狭缝有效尺寸(Slits Size) | 刃口10μm自动保护，宽10μm-3mm可调，高14mm |
外形尺寸(Size) | 390mm×278mm×204mm |
重量(Weight) | 16kg |
适用技术领域
紫外-可见光分光光度计，原子吸收分光光度计，DNA检测，近红外光度检测 荧光分光光度计，拉曼光谱仪，气相液相色谱仪，浊度计，直读光谱仪，生化医疗检测仪，油水分析，测汞仪，硫氮氧化物环境监测仪器，光学发光仪器。