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饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》
光催化分解水制氢反应器
导读：1、一个简易光催化分解水装置示意图；2、间歇式光催佳
化分解水装置示意图；3、规模化应用型光解水反应器；4、光解水反
应器的影响因素；5、光解水反应系统标准测试体系；6、光催化分解
水制氢结论与展望。
在光催化分解水体系中，光催化剂与水混合形成一个均相或者多
相混合的悬浊液体系。光催化分解水通常是在这种悬浊液体系中进行
Tachibana等称之为基于半导体粉体材料的光催化分解水设备。
从理论的角度来看，可靠的光催化反应器应具有在损失最小光能
的基础上，有效地吸收大部分的光能，并促进光催化反应的发生。另
外从实际应用或者工业化生产角度考虑，制氢反应器设立的技术难题
和制氢成本控制在反应器设计过程中是同等重要的[47]与水处理光反
应器不同，为了保护反应物免受空气影响和避免氢气的泄漏损失，光
催化分解水反应器需要良好的密封装置。把耐热玻璃容器与气体收集
器连接起来，就形成一个简易的光催化分解水装置。图5-7为
Mangrulkar等的光催化分解水装置图[48]。将所有反应物转移到管式
耐热玻璃反应器后，将冷凝器施加在该反应器顶部并将反应器与气体
收集器连接。反应后，将气体收集器从反应器中分离出，然后连接到
气相色谱(GC)以检测氢气的含量和纯度[48]。
饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》
图5-7一个简易光催化分解水装置示意图
5.3.3.1间歇式光催化反应器
目前最常见的光催化反应器是间歇式反应器。图5-8显示了一个
典型的间歇式反应器示意图[47]。在这种反应器装置中，反应浆料悬
浊液置于反应罐(由不锈钢、Pyrex耐热玻璃、石英等材料构成)，利用
磁力搅拌器充分搅拌浆料，阻止催化剂颗粒沉积。反应器周围有冷却
水冷却，从而将反应过程保持在一定温度。反应器顶部有石英窗口，
用于光源照射[47]。除了上述曲型的间歇式光反应器外完整的光催化
分解水系统还需整合以下部件:光源、抽空系统、样品/产品收集装置和
气体检测仪器。
图5-8间歇式光催佳化分解水装置示意图
饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》
不同的研究人员所使用的间歇式光催化分解水装置也有显著的差
别，主要是所使用的抽空装置，取样装置和检测系统不同。例如，
chen等选用侧面入光的耐热玻璃反应器进行制氢，以氙灯为光源，照
射光范围为波长大于400m的可见光。Mkhe等则是用的石英反应器，
选用配备AM1.5过滤片的太阳光模拟器为光源。在光解水制氢反应开
始前，二者都是用氩气来去除溶液中的溶解氧，但产氢量的测试方法
有明显的区别。Chen等利用GC测量氢气的含量，而Muukherji等是
用四极杆质谱仪测量产氢量。间歇式光催化分解水装置的差异，也造
成光催化分解水性能的评价标准很难统。
5.3.3.2非间歇式光催化反应器
尽管间歇式光催化反应器具有简单、易操作等优点，它在应用角
饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》
度还有很多限制。比如，在间歇式光催化反应器中进行光催化反应过
程需要使用磁力搅拌器进行不间断地搅拌，以防止粉体光催化剂发生
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