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高溫高壓氣固催化裝置(HTC-MFXAS-800)
    發布時間: 2022-09-26 13:38    

一、產品簡介
高溫高壓氣固多用途催化反應裝置(HTC-MFXAS-800)是一款專門為研究高 溫氣固相催化反應過程而設計的原位測試裝置。該裝置適用于絕大多數同步輻射 光源的 X 射線吸收譜線站(XAS),并有效兼容了透射和熒光兩種采集模式。該 裝置采用環境場加熱方式對中心催化劑進行加熱,樣品加熱溫度更加均勻、準確, 常用使用溫度范圍為室溫到 800℃。該溫度使用范圍均適用于真空和其他氧化還 原性氣氛。該裝置配備進出氣孔,能夠對裝置整體進行氣氛保護,同時受益于氣 路設計,能夠保證氣體始終有效通過催化劑。更高和更均勻的溫度體系讓用戶能 夠在更多的應用場景中選擇對自己最為合適的反應參數來進行原位觀測,是這一 原位裝置最大的優勢所在。 本設備系統主要由主體腔室(反應腔)、冷卻循環系統、氣路系統和溫度控 制系統(帶程序控制)四個主體部分組成。反應腔室總共設置有四個光窗,其中 X 射線透射光路方向兩個,熒光出射方向一個,此三個窗口均為 X 射線入射出射 窗,材質可選擇為 Kapton 高分子膜(無耐壓能力)和高純鈹窗(耐壓 10bar)。 為了方便用戶對內部催化劑施加光照或方便用戶觀察內部催化劑的變化情況,在 入光口 45°角位置增設有一個配備藍寶石窗口的觀察窗。這一設計一方面增加 了該設備的多用途功能,為潛在的光熱催化反應用戶提供了可選項,另一方面, 該觀察窗口的設立也為常規用戶實時觀察催化劑在高溫條件下的變化情況提供 了方便。整個反應腔室外殼體均布設有水冷管路,因此,外殼體以及各類窗口的 冷卻均得到了有效保護。其中,在進行高溫實驗過程中(800℃條件),外殼體 本身的操作溫度不高于 60℃,各類窗口最高溫度不高于 200℃。 溫度控制系統負責給反應腔室提供升溫控制程度以及監測反應腔室內部樣 品處的實時溫度變化。通過計算機匹配公司提供的程序控制軟件 HTMS-SOFT800 可實現反應腔室溫度的遠程監測功能,這一遠程監測功能的拓展有利于各大同步 輻射光源線站的實際使用,即反應腔室和控制器均可以放置于光束線及相應的 Hutch 內,而操作人員可以通過一根光纜實現在 Hutch 外操作原位池的溫度控制 和監測功能。 氣路系統則是在集成多個反應氣閥和安全閥的基礎上,實現對反應腔體的供 氣處理及氣壓監測功能。氣路控制箱包含有一套壓力數顯裝置和一套安全卸壓裝置,其中數顯壓力表主要起到對氣路系統內部氣壓的監控與施壓作用,卸壓裝置 則是防止整個系統的壓力超出設備的安全設計值,一旦系統壓力超過安全閾值, 該卸壓裝置就將主動卸壓,保證整個系統的壓力值一直處于安全閾值以內。

二、 技術參數特征

1、本設備系統主要由主體腔室(反應腔)、冷卻循環系統、氣路系統和溫度控 制系統(帶程序控制)四個主體部分組成。 

2、 裝置能夠實現正常條件下的氣固反應,其中樣品尺寸大小可為φ10mm 的圓 片; 

3、裝置能夠實現氣固反應條件下的同步輻射 X 射線吸收譜數據的在線采集,同 時包括透射模式和熒光模式; 

4、 主體腔室均采用 316L 金屬經精加工制成,主體腔室內部材質均采用石英、 陶瓷類材質,樣品架采用全陶瓷材質,耐高溫、避免出現 Fe 的熒光信號; 

5、主體腔室的透射窗口尺寸為φ6mm,熒光出光口開角>=30°; 

6、 主體腔室窗口承壓條件下可采用高純鈹窗,常壓條件下可使用 kapton 膜窗口;

7、主體腔室能夠實現加熱功能,最高設計溫度 800℃,控溫精度為±1℃,最大 升溫速率:10℃/min,通過配備的溫控儀來實現上述控溫操作; 

8、 溫度控制器為程序控制方式,可實現電腦遠程控制;

9、主體腔室能夠實現通氣氛操作,氣體通過底部氣路設計直接吹上樣品區間, 氣體出口設置在腔體上部,用于內部氣體循環;

10、主體腔室可進行真空和氣氛處理,范圍為 10-1Pa~10bar,配備相應的氣路控 制系統;

11、 氣路控制系統為單獨一個控制系統,內部包含兩個氣壓控制閥和一個卸荷閥, 能夠保證主體腔室內部具備氣壓條件時的氣體流動性;卸荷閥能夠在裝置超 出額定氣壓條件下自動泄壓,以保證裝置整體的安全性;

12、 主體腔室外殼層設有水冷裝置,并配備水冷循環機保證整體外表面的溫度低 于 60℃;

13、主體腔室在進光口 45 度角位置開設有一個觀察窗口,該觀察窗口采用耐壓 材質(藍寶石)制成,可用于平常高溫反應時內部的催化劑觀察使用,也可 通過引進光纖,對催化劑材料進行光照處理,實現光/熱催化;


三、工作原理圖詳見下圖

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