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深圳市帝龍科技有限公司是一家具有多年紫外UV設備的生產企業，集UV、IR光源及附屬配件、UV固化設備為一體。可為客戶提供一站式的紫外線UV、紅外線IR技術及產品。可根據客戶不同需要特殊定制非標品。
主要產品有:
一、uv固化裝置
光纖著色機uv固化裝置、光盤uv固化裝置、汽車美容uv固化裝置、輪轉不干膠標簽印刷機uv固化裝置、斜臂不干膠標簽印刷機uv固化裝置、柔版印刷機uv固化裝置、鞋業uv固化機、微電子uv光固機、印制電子電路板PCB 固化裝置、醫療器械uv膠水固化裝置 、手提固化機、實驗室用UV固化機、并可按客戶要求進行加工訂做。
二、紫外線（uv光源） uv汞燈、金屬鹵素燈、鐵燈、曬版燈、碘鎵燈。支持來樣加工定做。
三、配件耗材類
uv變壓器、鎮流器、觸發器、電容器、uv燈罩。
耗材：透明石英隔熱片、鍍膜石英反光片、石英套管、uv能量計、uv輻照計、uv防護眼鏡
四、技術支持與維修
修理各種國產、進口UV固化機、UV固化裝置，uv加裝。
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哥們 估計不行 二氧化鈦 能夠吸附 汞（原因如下） 你用了汞燈 必然會有汞被吸附 催化活性應該降低
華盛頓大學的化學工程教授帕瑞蒂姆·拜爾斯瓦 (Pra timBiswas)發明了一種除汞新方法 (美國專利號為6 2 4 82 17) ,將二氧化鈦作為吸附劑引入煙道氣中 ,可吸收98%的汞 ,然后用常規的靜電沉降器即可將汞除去。拜爾斯瓦曾試驗了幾種含硅、鈣和鈦的吸附劑用于煙道氣中除汞。用模擬煙道氣 (有或沒有SO2 存在的情況下 )試驗這些吸附劑 ,發現硅基吸附劑無論在SO2 是否存在的情況下都不捕獲汞 ;氧化鈣能吸附煙道氣中 33%的汞 ,但在有SO2 存在時吸附率大大降低 ;二氧化鈦的吸附效果最好 ,它對汞的捕獲率高達 88%～ 99% ,捕獲率與…
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太陽能光催化分解水制氫體系能量轉換效率及量子產率的實驗測定與計算
張耀君
,郭烈錦,延 衛,趙 亮,楊鴻輝,李明濤,許云波
(西安交通大學動力工程多相流國家重點實驗室,西安710049;西安建筑科技大學材料學院,西安710055)
0 前 言
染帶來的巨大壓力,國際能源署及美國能源部正在
積極部署從烴經濟向氫經濟轉變的未來能源戰[1～3]略。所以國際上有關太陽能光催化分解水制氫的研究正處于十分活躍的發展時期,但存在的主要問題之一是太陽能的能量轉換效率及H2的量子產率的計算缺乏較規范的標準,計算方法不統一,文獻的結果之間很難進行橫向比較。此外,許多文獻缺少能量轉換效率的研究報道。本文參考國際能源署、美國能源部的有關資料及相關學者的研究成
果,結合本實驗室的工作,提出了利用已知
量子產率的化學光量計測定模擬光源光子數絕對值的實驗方法,并給出了太陽能光催化分解水制氫體系的能量轉換效率及產H2的量子產率計算公式。
[1～8][9～10]1 實驗測定方法
111 藥品及儀器
實驗所用藥品及試劑均為分析純,樣品的光子數絕對值測定是在U4100型紫外2可見近紅外分光光度計(日本HITACHI公司)上完成。
光源為300W的準直高壓汞燈(深圳市帝龍科技有限公司),其物理參數如表1所示。
表1 高壓汞燈的物理參數
Table1 Physicalparametersofhighpressuremercurylamp
功率ΠW
300
啟動電流ΠA
414
工作電流ΠA
315
工作電壓ΠV
220
外徑Πmm<18±1
有效弧長Πmm
120±5
全長Πmm
210±5
接線方式單端引出
2+
112 基本原理
4-1-1
收(ε10L?mol?cm),用分光光度計進max=1111×
將一定濃度的K3[Fe(C2O4)3]水溶液放入比色皿中,該溶液吸收一定波長的光之后,Fe被還原為Fe
2+
3+
。
[Fe(C2O4)3]2+
3-
νh
[Fe(C2O4)2]2-
+2CO2
行定量分析。波長不同,每個光子反應生成Fe的量子產率亦不同,254～436nm時,量子產率平均112。當λ>436nm,則量子產率按1111計算。113 化學光量計測定光子數絕對值的實驗方法將硫酸鐵銨和草酸鉀溶液以摩爾比為1∶2配制成300mL(V0)的溶液加入到光反應器中(圖1),用
還原生成的Fe加入1,10—鄰菲羅啉顯色劑后,形成紅色的絡合物溶液,在波長為510nm處有最大吸
收稿日期:948206331 基金項目:高等學校博士學科點專項科研基金(No13715339029);
國家重點基礎(973)研究發展項目(No12003CB214500)
1114 太 陽 能 學 報27卷
300W準直高壓汞燈照射20s。從V0中取5mL(V1)
溶液放入50mL(V2)棕色容量瓶中,加入10mL鄰菲羅啉溶液,再加入10mL緩沖溶液,稀釋至50mL后放置于暗處30min,每次取3個平行樣,用分光光度計在波長510nm處測定其吸光度At。再取不同樣品改變照射時間,重復上述實驗步驟。最后取未照射的硫酸鐵銨和草酸鉀混合液5mL放入另一50mL(V2)棕色容量瓶中,加入10mL鄰菲羅啉溶液,再加入10mL緩沖溶液,稀釋至50mL后放置于暗處30min。每次取3個平行樣,用分光光度計在波長510nm處測定其吸光度值A0
。
H2O
hν
H2+1Π2O2 E=11229V(1)
212 太陽能光分解水制氫體系的閾值能或帶隙能
與任何轉化過程一樣,太陽能光催化產氫的能量轉化效率是十分重要的。但其理論效率是由轉化
過程的屬性所決定。太陽能光催化過程受到帶隙能所限制。所有太陽能光催化過程都涉及到吸光劑的電子從一種基態到一種激發態的激發過程。吸光劑可以是一種分子也可以是一種半導體。吸光劑的特點是有一個確定的閾值能(DefiniteThresholdEnergy)或帶隙能(BandgapEnergy)Ug。
λUg=hcΠg
(2)
式中,h———;c—光速;λ——吸收邊g—λgλ,;λ≤g的所有,但是過剩的能量(Uexce=U-Ug)在吸光劑馳豫到Ug的能級時以熱的形式損
失掉。
213 太陽能轉換的極限效率
ηp=
μexconvJgΔEs
(3)
λ式中,Jg———在λ≤g時吸光劑吸收的光通量;Δμex———激發態的化學勢或吉布斯自由能;φconv———將光子轉化為化學產物的量子產率(Quan2tumyield);Es———入射太陽光的總輻照度,W?m
圖1 光量子數絕對值測試裝置
Fig11 Apparatusfordeterminationabsolutevalueofphotons
-2
。
Jg可通過下式計算:
Jg=
2 太陽能能量轉化效率及相關概念和
∫
λ
min
λ
g
)Es(λ
dλ(hcΠλ)
(4)
-2
理論
211 太陽能光催化分解水制氫體系分類
)—式中,Es(λ——入射太陽光的波長輻照度,W?m
?nm
-1
λ—;hcΠ——波長為λ的光子能量。Bolton認為
太陽能轉換的極限效率對于單光體系約為31%,對雙單光體系約為42%。
214 標準狀態下太陽能轉化成可儲存的化學能的
太陽能光解水制氫體系大致可分為光化學體系、半導體體系、光生物體系、復雜體系4種類型。此外,Bolton等提出了太陽能光解水制氫的單光體
系(Singlephotosystem)及雙光體系(Dualphotosys2
[1]tem)。單光體系的定義是在單一的光體系中,一
效率
通過太陽光子的驅動將部分太陽光能以反應產物如氫的化學能形式儲存起來,如太陽光輻照下的光催化分解水反應,在這樣一種化學反應中,太陽能轉化成化學能的效率定義為:
ΔG0HRH
ηc=
EsA
種能量的光子被吸光劑所吸收耦合成一個光轉化過程。在雙光體系中,兩種能量不同的光子在兩種光體系中同時被吸光劑所吸收耦合成2個光轉化過程。將這2種光體系用于太陽能光催化分解水制氫則有5種具體的方案
[1](5)
。
ΔGH2—式中,——生成產物H2時的能量儲存反應的
11期張耀君等:太陽能光催化分解水制氫體系能量轉換效率及量子產率的實驗測定與計算 1115
標準吉布斯能;RH2———生成產物H2的反應速率,mol?s
-1
;Es———入射太陽光的總輻照度,W?m
2
-2
;
A———輻照面積,m。Bolton為了強調各種因素對
分解水制氫體系效率高低的重要指標。太陽能光分
解水制氫包含了初級反應,電子轉移及氧化還原反應的復雜過程,能量轉化效率及量子產率受到化學反應熱力學和動力學規律的限制。但我們可根據已知光量計的量子產率,計算單位時間(s)內高壓汞燈產生的光子數及輸出功率,從而求出反應式(1)的能量轉換效率及產氫的量子產率。311 Fe絡合物溶液濃度c的計算
2+
ηc的影響,又提出了下述公式:
ηc=ηgηchem<conv
(6)
式中,η——具有U≥Ug能量的光子在入射的太陽g—能輻照中的分數;Ug———光轉換過程中的能量閾
值,在半導體中,Ug是帶隙能;η——化學效率,chem—是激發態能量轉化為可儲存化學能的分數;φconv———將光子轉化為化學產物的量子產率。
其中:
ηchem
JgUg
ηg=Es
ΔGHΠn==
UgUg
按照本文113描述的實驗步驟,輻照樣品與未輻照樣品的吸光度差值A=At-A0;依據Lambert2Beer定律:A=εcL,Femol
-1
(7)(8)
鄰菲羅啉紅色絡合物溶液,
4
在波長為510nm(ε10L?max=1111×
-12+
?),,Fe絡合物溶液濃
2+
度cc=εL
[9～10]式中,Uloss———0
能量損失,Uloss=Ug-ΔGH2/n,03ΔG2/n—014eV;——n是產物H2的數量,(1)時的光子數(假設φconv=1)。
215 非標準狀態下太陽能轉換成可儲存的化學能
H
(11)
312 單位時間高壓汞燈產生的光子數
單位時間(s)內汞燈產生的光子數為:
(At-A0)V2V0N??0
n=
εlV1<Fe2+t
2+
(12)
式中,N0———阿佛加德羅常數;ε———Fe的摩爾吸光系數;L———比色皿厚度;ΦFe2+=1121(高壓汞燈λ——高壓汞燈的照射時max=365nm的量子產率);t—間,s。
313 單位時間(s)內高壓汞燈的輸出功率計算
W=nhv=n
的效率
在非標準狀態下,如P<1atm時,太陽能轉換成可儲存的H2化學能的效率為:
000-1
ΔΔG0fGJ?molH=(H+ΔfGO)-ΔfGHO(l)=23712k2222
ΔGH2=ΔG0)H-RTln(2
P
λ
(13)
ηc=
ΔGHRHEsA
(9)
式中,h———普朗克常數;c———光速;n———單位時
間(s)內汞燈產生的光子數。
314 單位時間(s)內產氫的量子產率計算
2nHN0
n
在光電池化學中,一般需加一偏壓(Biasvoltage)
才能保證產氫反應的進行,則其電功輸出(IVbias)應
從產氫反應的ΔGH2中減掉。太陽能轉換成可儲存的H2化學能的儲存效率應表示為:
ΔG0HRH-IVbias
η=c
EsA
<H2=
×100%(14)
式中,nH2———單位時間氫氣的生成量,molΠs;
(10)
N0———阿伏加德羅常數;n———單位時間(s)內汞燈
雖然ηc可通過(9)式或(10)式計算,但目前使用汞燈或氙燈作為模擬太陽光光源的研究階段,光
源的輸出功率只能通過實驗獲得。
產生的光子數。315 能量轉換效率計算
nHΔcHHη=×100%
W
(15)
3 太陽能能量轉換效率及產氫量子產
式中,nH2———單位時間內生成氫氣的摩爾數,molΠs;ΔcHH2———HH2的燃燒焓,在標準狀態下等于水的ΔG0——單位時間(s)內高壓汞燈的輸出功率。H;W—2
率的計算方法
能量轉化效率和產氫的量子產率是衡量光催化
1116 太 陽 能 學 報
H2ΠTR296.
27卷
對于準直高壓汞燈作為光源,用化學光量計測定可見光區的光子數絕對值的實驗方法是在測定體系中加入適量的NaNO2(1molΠL),濾掉波長小于400nm的紫外光。從高壓汞燈的條狀能量分布可知,λ=436,546,577～579nm波長的可見光強度較弱。所
[2] UnitedStatesdepartmentofenergy.AnationalvisionofAmer2ica’stransitiontoahydrogeneconomy2to2030andbeyond[R].2002.
[3] UnitedStatesdepartmentofenergy.Nationalhydrogenroad2map[R].2002.
[4] BoltonJR.Solarphotoproductionofhydrogen:areview [J].SolarEnergy,1996,57(1):37—50. [5] BoltonJR,StricklerSJ,ConnollyJS.Limitingandrealiz2ableefficienciesofsolarphotolysisofwater[J].Nature,1985,316:495—500.
[6] LichtS.Efficientsolargenerationofhydrogenfuel2afunda2mentalanalysis[J].ECommunication,2002,4:790—795.
[7PengLi,etofBe,:235—239.
] 上官文峰.光解制氫材料的構筑及其性能[J].中國有
2+
以,也可改用氙燈作為光催化分解水制氫體系的模擬光源。
4 結 論
本文建立了一種利用已知量子產率的化學光量計測定模擬太陽光源的光子數絕對值的實驗方法。利用該方法對能量轉化效率及產氫量子產率進行了計算。建立了一套相對規范的能量轉化效率及產氫的量子產率的實驗測定標準及計算方法,在本領域內歸納總結不同研究小組的工作結果,學嚴謹的比較標準大有裨益。
致謝:;感謝973,感謝本課題組。
dopingTiO2on
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色金屬學報,2004,14(S2):327—330.
[9] 邢嬋娟,延 衛,張耀君,等.負載金屬光催化劑及其光分解水產氫性能研究[J].西安交通大學學報,2005,
39(5):511—513.
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備及其產氫活性研究[J].西安交通大學學報,2005,
39(5):514—516.
EXPERIMENTALANDCALCULATIONOFENERGY
CONVERSIONEFFICIENCYANDQUANTUMYIELDINTHESYSTEMOF
HYDROGENPHOTOPRODUCTIONBYWATERSPLITTING
ZhangYaojun
1,2
,GuoLiejin,YanWei,ZhaoLiang,YangHonghui,LiMingtao,XuYunbo
111111
(1.StateKeyLaboratoryofMultiphaseFlowinPowerEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049,China;2.SchoolofMaterialScienceandEngineering,Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi’an710055,China)
Abstract:Thethresholdenergy,limitingefficiencyandefficiencyofstoredchemicalenergyinthesystemofsolarhydro2genphotoproductionbywatersplittingwasdescribed.Akindofexperimentalmethodthatmeasuresabsolutenumbersofphotonsbymeansofchemicalactionometryknownquantumyield,hasbeenestablishedandalsotheefficiencyofenergyconversionandyieldofhydrogenproductionwerecalculated.
Keywords:efficiencyofenergyconversion;quantumyield;systemofphotocatalytichydrogenproductionbywaterdecom2position
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作用機理
ZXL-001納米二氧化鈦光催化反應機理：
納米TiO2光催化降解機理共分為7個步驟來完成光催化的過程：
1、 TiO2 + hv→ eˉ+ h+
2、 h+ + H2O→OH + H+
3、 eˉ+ O2→OOˉ
4、 OOˉ+H+ →OOH
5、 2OOH → O2 + H2O2
6、 OOˉ+ eˉ+ 2H+ →H2O2
7、 H2O2 + eˉ→OH + OHˉ
8、 h+ + OHˉ→OH
當一個具有hv能量大小的光子或者具有大于半導體禁帶寬度Eg的光子射入半導體時，一個電子由價帶(VB)激發到導帶(CB)，因而在導帶上產生一個高活性電子（eˉ )，在價帶上留下了一個空穴(h +)，形成氧化還原體系。溶解氧及水和電子及空穴相互作用，最終產生高活性的羥基。OHˉ、O2ˉ、OOHˉ自由基具有強氧化性，能把大多數吸附在TiO2表面的有機污染物降解為CO2、H2O，把無機污染物氧化或還原為無害物。
殺菌機理
ZXL-001納米二氧化鈦具有很強的光催化殺菌作用。通過對納米TiO2光催化殺滅革蘭氏陰、陽性細菌的致死曲線進行對比、常規培養驗證和透射電鏡觀察得出結論：納米TiO2光催化滅菌首先是從細菌細胞壁開始，其產生的自由基能破壞細胞壁結構，使細胞壁斷裂、破損，質膜解體，然后進入胞體內部破壞內膜和細胞組分，使細胞質凝聚，導致細胞內容物溢出，可出現菌體空化現象。從而證實了納米TiO2的抑菌機理是在光催化作用下，納米TiO2禁帶上的電子由價帶躍遷到導帶，在表面形成高活性的電子-空穴對，并進一步形成·OHˉ、 ·O2ˉ、·OOHˉ通過一系列物理化學作用破壞細菌細胞，從而殺滅細菌。
其他答案1：
在光子激發下，電子被激發出來，形成一個電子和一個孔穴，孔穴可以捕獲電子，而電子可以給予客體， 從而具有氧化還原作用。
影響因素首先是催化劑的屬性，另外是光強度，光波頻率以及反應溫度。
最佳回答：
TiO2 紫外光照射下有超親水性 （所以市場上有自清潔玻璃啥的）至于原因 目前學界意見不統一（好像有三種）
最佳回答：
你的二氧化鈦沒摻雜么？純二氧化鈦禁帶寬度大，陽光中有部分紫外短波，所以能有催化效果。二白熾燈發出的光基本上是可見光和紅外光，能級不夠。建議買一個紫外燈試試。 若想用白熾燈的話得摻雜哦，親
其他答案1：
一般用大功率脈沖氙燈 如果覺得功率不夠也可以用激光當然那完全不像太陽光了參考資料：原創 日光燈 用日光燈 發白光的那種
其他答案2：
化工商店有賣實驗專用的太陽燈，可以用它。
其他答案3：
用氙燈
最佳回答：
任何研究，只是因為現時的生澀變得晦暗，只要你足夠牛，哪個行業都會有前途的！
其他答案1：
有吧
最佳回答：
光催化光源一般包含黑光燈(250～320nm)、高壓汞燈(365nm)、碘鎢燈(可見區)、氙燈(可見區)等 普通日光燈是汞燈，而非高壓汞燈，所以理論上是不可以的
其他答案1：
₅₀₁₀ ₁₃₃₃
最佳回答：
254nm的紫外能量當然比356nm的高得多，但是紫外殺菌燈發光強度太小，遠比高壓汞燈小得多。
光催化要看吸收頻譜，如果可以吸收254nm的光應該可以反應，但是速度就要看光強了……
其他答案1：
弄錯了，不好意思
其他答案1：
根據Eg=hv=h*(光速/波長)，通過禁帶能隙計算得到
其他答案2：
你好
其他答案3：
謝謝啊
