通過光催化方式將CO₂轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品，是緩解地球變暖和能源供應(yīng)問題的有效策略之一,，效仿太陽光合作用,，人工光合過程要實(shí)現(xiàn)CO₂的高效轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵在于光催化劑的設(shè)計(jì)和反應(yīng)體系的構(gòu)筑,。研究者們?cè)诠獯呋瘎┰O(shè)計(jì)和制備方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),，也取得了很多重要的成果，但對(duì)于反應(yīng)體系中CO₂轉(zhuǎn)化過程的了解還有待進(jìn)一步深入研究,。

對(duì)于光催化CO₂還原反應(yīng),，在非均相反應(yīng)中^[1]，將光催化劑粉末分散在反應(yīng)溶液中,，并將高純度CO₂氣體引入反應(yīng)體系以生成飽和CO₂溶液,。這種反應(yīng)體系雖能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)體系的宏觀流轉(zhuǎn)，但仍存在以下問題^{[ 2]}：

（1）反應(yīng)體系通常比較復(fù)雜,，包含光催化劑,、溶劑、光敏劑（例如釕或鈷配合物等）,、助催化劑和酸性或堿性犧牲劑等成分,，所有含碳物質(zhì)都可能參與化學(xué)反應(yīng)，使產(chǎn)物檢測(cè)時(shí)可能無法明確真實(shí)原料轉(zhuǎn)化率,； 

（2）CO₂在溶液中有限的溶解度或弱的CO₂吸附能力可能導(dǎo)致較低的光催化活性,； 

（3）分離產(chǎn)物時(shí),，很難從混合體系中分離出低產(chǎn)率的液體產(chǎn)物，為檢測(cè)產(chǎn)物帶來較大難度,。

與固-液體系相比,，氣-固體系在光催化CO₂還原反應(yīng)方面更有前景，即CO₂的還原過程直接發(fā)生在氣-固界面上,，CO₂和H₂O蒸氣的混合氣體直接與光催化劑接觸并參與整體反應(yīng)進(jìn)程,。

目前多相催化體系研究仍聚焦在材料改性和新材料研發(fā)上，產(chǎn)物主要是CH₄和CO等小分子氣體,，由于現(xiàn)階段市面上很少有光催化氣-固非均相反應(yīng)裝置,，使氣-固非均相體系下光催化CO₂還原反應(yīng)研究探索仍處于起步階段。受反應(yīng)裝置等反應(yīng)條件的限制,，反應(yīng)活性遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求,，能夠產(chǎn)生CH₃OH、C₂H₆,、CH₃CHO,、C₂H₅OH以及HCOOH等高附加值化工產(chǎn)品產(chǎn)物的反應(yīng)體系更是鮮少有報(bào)導(dǎo)。

泊菲萊科技提出一種氣體擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)的解決思路,，并研發(fā)出PLC-GDHC I氣體擴(kuò)散多相連續(xù)催化反應(yīng)平臺(tái),，可實(shí)現(xiàn)原料氣氛濃度時(shí)間和空間的分布管理，可改善光催化CO₂轉(zhuǎn)化到C2+產(chǎn)物的選擇性和轉(zhuǎn)化率,。

CO?氣相還原氣體擴(kuò)散多相連續(xù)催化反應(yīng)平臺(tái)分為四大模塊,，分別為氣體擴(kuò)散反應(yīng)器、氣體擴(kuò)散循環(huán)器,、一體式電動(dòng)升降光源和模塊化功能臺(tái),。

CO?氣相還原氣體擴(kuò)散多相連續(xù)催化反應(yīng)平臺(tái)模塊和氣體擴(kuò)散反應(yīng)器氣體循環(huán)示意圖

模塊特點(diǎn)

1. 氣體擴(kuò)散反應(yīng)器內(nèi)含可搭載光催化劑的多孔疏水氣體擴(kuò)散層，可對(duì)原料氣氛進(jìn)行擾流,，使原料氣氛在與光催化劑接觸前氣流更加分散,，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣-固非均相界面的充分接觸，同時(shí),，具有疏水特性的多孔氣體擴(kuò)散層可以有效解決液態(tài)水遮蔽光催化劑活性位點(diǎn),、避免析氫反應(yīng)發(fā)生等問題，進(jìn)而有效提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率,。 

2. 氣體擴(kuò)散循環(huán)器為原料氣氛提供循環(huán)動(dòng)力,，可將攜帶水汽的原料氣氛送達(dá)至搭載光催化劑的多孔疏水氣體擴(kuò)散層參與氣-固非均相反應(yīng)，同時(shí),，氣體擴(kuò)散循環(huán)器提供的外源動(dòng)力也可將反應(yīng)產(chǎn)物及時(shí)從光催化劑界面脫附,，使反應(yīng)活性位點(diǎn)重新暴露。氣體擴(kuò)散循環(huán)器亦可將未能及時(shí)參與反應(yīng)的原料氣氛,，再次送達(dá)至搭載光催化劑的多孔疏水氣體擴(kuò)散層,，再次參與氣-固非均相反應(yīng)，如此往復(fù)循環(huán),，使原料氣氛更充分參與反應(yīng),，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，充分考慮微觀尺度下原料氣氛在反應(yīng)界面吸附-擴(kuò)散-傳遞的有效性,。

同一濃度標(biāo)氣循環(huán)10 min后,，連續(xù)四次進(jìn)樣峰面積重復(fù)性

3. 一體式電動(dòng)升降光源為機(jī)身標(biāo)配內(nèi)置白光大功率LED光源，光譜范圍400~800 nm,，光源波段可更換,、可調(diào)節(jié)、可定制,。內(nèi)置在機(jī)身內(nèi)部可有效減少實(shí)驗(yàn)室占地空間,，無需反復(fù)搬運(yùn)且過多線路外露，電動(dòng)升降設(shè)計(jì)可精細(xì)調(diào)節(jié)光源輻照距離,。

大功率LED光源光譜圖

4. 模塊化功能臺(tái)具有可拓展性,，可選配加熱模塊、底照式光電模塊和溫度控制傳感模塊,，搭配不同規(guī)格氣體擴(kuò)散反應(yīng)器以拓展不同的反應(yīng)體系類型,。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

應(yīng)用反應(yīng)類型

光催化反應(yīng)：氣-固相CO₂還原、合成氨,、固氮,、甲醛氧化、降解氣體污染物（如VOCs,、甲醛,、NOx和SOx等）

規(guī)格參數(shù)