有机物光催化降解产过氧化氢高压条件的核心作用突破反应瓶颈

一、CO₂的溶解度与反应浓度

CO₂在常温常压下是气体，在液相或固体催化剂表面的溶解度极低（约0.033 mol/L），导致反应体系中有效参与反应的CO₂分子数量不足。高压能显著提高CO₂的溶解度（例如在10 MPa压力下，CO₂在水中的溶解度可提升至10 mol/L以上），相当于“浓缩”了反应物，直接加快反应速率。

1)   HSX-F300（300W氙灯，波长320-2500nm）：适合中小型反应体系，光强稳定，支持连续照射≥1000小时，可通过光阑调节光斑大小匹配高压反应釜窗口。

2)   HSX-F1000（1000W氙灯，光功率密度达1000 mW/cm²）：适用于需要高能量输入的大规模反应，搭配水冷系统避免光源过热影响稳定性。

• 案例：工业上合成甲醇时，CO₂与H₂的反应需在5-10 MPa高压下进行，溶解度提升使催化剂表面的CO₂吸附量增加3-5倍，反应效率提高近10倍。

2.降低反应活化能，推动热力学平衡正向移动

CO₂分子具有高度稳定性（碳氧双键键能高达750 kJ/mol），还原反应通常需要克服较高的能垒。根据勒夏特列原理，高压会促使气体分子数减少的反应正向进行（例如CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O，反应后气体分子数减少2个）。

1)   紫外光主导体系：选用HSX-UV300（300W紫外氙灯，200-400nm），匹配TiO₂等紫外响应型催化剂，实验显示0.5 MPa高压下配合该光源，甲烷产率较常压提升2.3倍（《ACS Catalysis》2024）。

2)   全光谱协同体系：HSX-UV1000（1000W紫外增强氙灯）+ LED4通道光源（可自由组合4种波长，如365nm/450nm/532nm/660nm），*调控光催化活性位点的激发效率。

• 数据支撑：在光催化CO₂还原中，0.5 MPa高压条件下的甲烷产率比常压提高2.3倍，且反应所需的光照能量降低15%（来源：《ACS Catalysis》2024年研究）。

3.抑制副反应，提高目标产物选择性

CO₂还原可能生成CO、CH₄、C₂H₄等多种产物，常压下易发生析氢副反应（2H⁺ + 2e⁻ → H₂）。高压通过增加CO₂在催化剂活性位点的竞争吸附，抑制H₂的生成，从而提高碳基产物的选择性。

1)   LED300（300W可见光LED，400-700nm，可调光强0-*）：适合BiVO₄等可见光催化剂，在3 MPa高压下，铜基催化剂的乙烯选择性可提升至45%（《Nature Communications》2023）。

2)   大功率LED模块（单模块功率500W，波长定制化）：用于强化局部光照强度，解决高压反应釜内光衰减问题，传质效率提升4-6倍。

• 实例：铜基催化剂在常压下CO₂还原的H₂选择性约60%，而在3 MPa高压下可降至25%，同时乙烯选择性提升至45%（来源：《Nature Communications》2023年研究）。

4.优化传质效率，避免“浓度极化”

在电催化或光催化体系中，CO₂需从气相扩散到催化剂表面的活性位点。常压下气体扩散速率慢，易导致催化剂表面CO₂“供应不足”，形成浓度梯度（即“浓度极化”）。高压可加速CO₂的传质速率，确保催化剂表面始终有充足的反应物。

• 工业应用：高压反应釜配合气体扩散电极，能使CO₂传质效率提升4-6倍，解决大规模反应中的“传质瓶颈”问题。

二、实验操作流程（以高压光催化CO₂还原为例）

1.  设备搭建

• 反应釜：500 mL高压反应釜GY230（耐压≥10 MPa），石英视窗适配光源入射。
• 光源配置：HSX-F1000氙灯 + 光学透镜（聚焦光斑至催化剂表面），LED300作为辅助光源补充可见光。
• 检测系统：在线气相色谱（GC-901，Shimadzu）监测产物浓度。

2.  操作步骤
① 称取0.5 g催化剂（如Pt/TiO₂）分散于100 mL去离子水中，超声脱气后转移至反应釜；
② 通入CO₂至压力（如3 MPa），搅拌速率500 rpm，开启HSX-F1000光源（光强800 mW/cm²），同时启动LED300（波长450nm，功率200W）；
③ 每隔30分钟取样分析，反应持续4小时，记录H₂O₂及碳基产物生成量。

3.  关键参数优化

• 光源切换：若需研究紫外-可见协同效应，可通过LED4通道光源交替开启365nm与532nm波长，对比产物选择性变化。
• 压力梯度实验：在0.1/1/3 MPa下分别测试，使用HSX-UV300紫外灯时，建议搭配冷却循环水控制反应温度≤35℃。

三、CO₂还原体系的高压需求差异

四、设备选型与场景适配

五、不都用高压？—— 成本与场景的平衡

尽管高压有诸多优势，但并非所有研究都需高压条件：

• 基础机理研究：常压下更易观察反应中间产物（如COOH、CHO等自由基），便于解析反应路径。
• 低能耗需求场景：光催化或光电催化更注重利用太阳能，常压可降低设备成本，适合分布式应用（如家庭CO₂资源化）。
• 催化剂性能突破：高效催化剂（如单原子催化剂、MOFs材料）可在常压下实现高活性，减少对高压的依赖。

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

1000W/1500W大功率氙灯光源产品资料

核心产品关键词

大功率氙灯光源、1000W氙灯光源、1500W氙灯光源、多波段氙灯光源、单色光氙灯、光催化光源、科研级氙灯系统

产品概述

北京纽比特科技有限公司深耕科研光源领域，针对高功率实验需求研制的1000W/1500W大功率氙灯光源，覆盖紫外光（300-400nm）、可见光（400-800nm）及红外光（800-1500nm）全光谱，并支持254nm、365nm、500nm、660nm等20+单色光输出。搭配全自动软件控制及分光仪，可实现定波长、定时*光输出，适配光化学反应器、光电化学池等设备，兼容气相色谱、电化学工作站等检测仪器，为科研实验提供稳定可靠的光能量支持。

光谱参数

技术参数亮点

360°光路转向器：二级滤光片设计确保光谱*，支持任意方向照射，适配复杂实验场景。核心应用场景（细分领域）

1.     光催化研究

·     水分解制氢/制氧、CO₂还原、有机物降解等光催化反应，匹配不同波长需求（如365nm紫外光激发催化剂活性）。

2.     材料科学

·     光敏材料性能测试、涂层光老化实验、半导体材料光响应研究。

3.     生物医疗

·     光动力疗法（PDT）光源、细胞光刺激实验、荧光标记物激发（如488nm可见光激发荧光探针）。

4.     环境监测

·     水质污染物光降解效率评估、大气颗粒物光化学反应模拟。

5.     能源领域

·     太阳能电池效率测试、人工光合作用模拟、*储能材料光致性能研究。

6.     工业质检

·     精密部件表面缺陷检测（紫外光照射显影）、印刷品颜色一致性光控检测。

产品优势

· 科研级可靠性：14年光源研发经验，服务中科及高校实验室，稳定运行保障实验数据可重复性。

· 定制化方案：支持光谱定制、光路系统集成，满足个性化实验需求。

· 智能化控制：软件*调控光功率、波长及照射时间，适配自动化实验流程。

1500W氙灯光源技术参数

360°光路专向器

二级滤光片设计，*光谱，安装各种滤光片。360°光路专向，任意方向照射。

应用

▪ 光催化（Photocatalyst）
▪ 化学分析（Chemical analysis）
▪ 检查照明（Inspection lighting）
▪ 对光反应变色（Photochromism）
▪ 光谱学（Spectroscopy）
▪ 紫外线消毒（UV light disinfection）
▪ 人工光合作用（Artificial photosynthesis）
▪ 荧光显微测定（Fluorescent observation）
▪ 光能疗法（Photodynamic therapy）

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临界反应等。

NBET-LED LED大功率LED光源

NBET-LED系列大功率LED光源系统发光是采用二极管单株集成阵列，发光二极管是由数层很薄的搀杂半导体材料制成，一层带过量的电子，另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”，当有电流通过时，电子和空穴相互结合并释放出能量，从而辐射出光。

光化学反应

 应用方向                                                     

LED光源在光催化、光谱测试、光降解、电池测试、光致发光、光致、生物、物理光学、染料化工、石油化工等领域有无可比拟的优越性，寿命长

谱段选择 

白光 、254nm、310nm、355nm、365nm，385nm，395nm，405nm，420nm，425nm，455nm，470nm，500nm，520nm，590nm，620nm，660nm，740nm，850nm，940nm、980nm ，其他波长可定制。

技术参数                                                      

NBET-LED300光源

技术参数

NBET-LED4四通道多谱段LED光源

主要应用：

◆紫外固化， 12通道全部采用365nm波长的LED，光强可以达到6000mW/cm2

◆ 各种酒类、饮料的检测（白酒的特征识别）

◆ 紫外线光源，生物遗传工程，分子遗传学，医学卫生，生物制品，药物研究，卫生防疫，染料化工，石油化工，纺织行业，公安政法部门，文物考古部门，凡需要进行荧光分析的部门都可使用。 生化 , 微生物, 基因, 遗传, 医学 , 催化，每个通道采用不同波长的紫外线LED， 从240nm至 410nm，每5nm一个台阶，进行细化分析

◆ 标准光源，由于LED发光光谱比较单一，能量一致，可以作为有效的标准光源
◆ 紫外线消毒，紫外线不仅可以消毒淡水，还可以消毒海水；不仅可以消毒饮用水，还可以消毒废水。水质量和水污染的定量分析（水处理技术效果的检验）。

◆ 生物－灭菌，细菌中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸（RNA）和核蛋白的吸收254～257nm。

◆ 植物生理特性的研究（基因工程效果的检验）、农药检测。

可选波长：26个波长的紫外光，28个波段的可见光，16个波段的红外光，任意搭配

远紫外光：

240 nm，245 nm，250 nm，255 nm，260 nm，265 nm，270 nm，275 nm，280 nm，285 nm，290 nm，295 nm 
近紫外光：

300 nm，305 nm,310 nm，315 nm,325 nm,335 nm,345 nm,355 nm,365 nm,375 nm,385 nm,395 nm,405 nm,415 nm
可见光： 

420 nm， 430 nm，450 nm,，470 nm，490 nm，500 nm，505 nm，525 nm，535 nm，545 nm，565 nm，570 nm，580 nm，590 nm，605 nm，625 nm，630 nm，645 nm，660 nm，670 nm，680 nm，690 nm，700 nm，720 nm，735 nm，750 nm，760 nm，780 nm
近红外光：

810 nm，830 nm，850 nm，870nm，880 nm，890 nm，910 nm，940 nm，970 nm，980nm
远红外光：

1050 nm，1070 nm，1200 nm，1300nm，1450 nm，1550 nm

注：每个通道单独控制强度。