HSX-F300 高能量光催化氙燈光源（太陽光模擬器）

HSX系列 高能量光催化氙燈光源（太陽光模擬器）

氙燈光源光譜范圍從紫外、可見到紅外，因和太陽光譜非常相近，被稱為太陽光模擬器，增加AM1.5G濾光片可以實現(xiàn)光譜匹配度A級。即可作為紫外光源、也可作為可見和紅外光源，同時也可以模擬太陽光輸出。

氙燈光源分為氙燈穩(wěn)壓電源和氙燈燈箱兩部分，提高了氙燈光源的便攜性。獨特的電源電路設(shè)計，實現(xiàn)氙燈功率可調(diào)；燈箱主體采用均向的散熱結(jié)構(gòu)，散熱效果；光路轉(zhuǎn)向頭采用了二次濾光結(jié)構(gòu)，濾除了大量紅外光，很大程度地降低紅外線在實驗中對溶液或樣品影響，減小加熱和揮發(fā)；濾光轉(zhuǎn)向頭兼容多種規(guī)格濾光片、透鏡；濾光轉(zhuǎn)向頭可360°旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)任何方向的光照；智能化的面板設(shè)計，操作簡單方便；增加了反饋電路，高穩(wěn)定性。

氙燈光源主要特點

采用美國進口的氙燈燈泡，光能量輸出集中，高能量密度，提高了實驗效率。

采用均分太陽花的散熱結(jié)構(gòu)，延長燈泡使用壽命，平均1000h，高可達3000h。

高效的電光轉(zhuǎn)換效率，輸出高能量平行光，總光功率達50W。

簡易的光學(xué)結(jié)構(gòu)，可以提供不同波段、波長的光譜，滿足多樣化使用需求。

模塊化的設(shè)計極大提高了產(chǎn)品的安全性和穩(wěn)定性，可實現(xiàn)長時間的連續(xù)照射。

出光口兼容多種規(guī)格、品牌的國內(nèi)外濾光片和透鏡（如：25.4mm，50.8mm，,M52，M62等）。

工作光斑直徑連續(xù)可調(diào)

氙燈光源光譜曲線

AM1.5G模擬太陽光光譜

紫外線光源

無紅外光熱的紫外線光源

200-400nm或者300-400nm紫外光區(qū)

可滿足波長要求的明亮紫外線光

可選單色光254nm、313nm、350nm、365nm、380nm

可見光源

無紅外光熱的可見光源

400nm-780nm或420-780nm可見光區(qū)

?可滿足波長要求的明亮可見光

可見可選單色光405nm、420nm、435nm、450nm、475nm、500nm、520nm、550nm、600nm、630nm、650nm、700nm、750nm

紅外光源

紅外光熱光源

780-1500nm紅外光區(qū)

可滿足波長要求的明亮紅外光

可選單色光800 nm、900nm

單色光源（紫外、可見、紅外）

紫外可選單色光254nm、313nm、350nm、365nm、380nm

可見可選單色光405nm、420nm、435nm、450nm、475nm、500nm、520nm、550nm、600nm、630nm、650nm、700nm、750nm

紅外可選單色光800 nm、900nm

部分榮譽客戶（相關(guān)產(chǎn)品）

中國科學(xué)院化學(xué)研究所、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所、北京航空航天大學(xué)、福州大學(xué)、南京大學(xué)、北京大學(xué)、北京理工大學(xué)、環(huán)境生態(tài)中心、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱師范大學(xué)、黑龍江東方學(xué)院、大連理工大學(xué)、山西大學(xué)、天津大學(xué)、華中科技大學(xué)、貴州大學(xué)、蘭州化物所、河南信陽師范學(xué)院、福建物構(gòu)所、浙江師范大學(xué)、西安交通大學(xué)、吉林大學(xué)、四川大學(xué)、四川理工大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京科技大學(xué)… …（部分客戶，排名不分先后）

產(chǎn)品優(yōu)勢（相對市場同類產(chǎn)品）

（1）光源內(nèi)部采用黑色設(shè)計，吸收雜散光；

（2）光源散熱器采用均分散熱技術(shù)，散熱均勻完全；

（3）兼容多種規(guī)格濾光片，靈活性更強；

（4）增加電源穩(wěn)定模塊，穩(wěn)定性更強，一定程度上更好的保證實驗條件一致性；

（5）關(guān)燈后風(fēng)扇繼續(xù)運轉(zhuǎn)，燈泡散熱冷卻完全；

（6）技術(shù)支持和售后服務(wù)速度快，電話響應(yīng)時效1小時，產(chǎn)品維修時限48小時。

360°光路轉(zhuǎn)向器示意圖

氙燈光源技術(shù)參數(shù)

UVCUT400 UVCUT420紫外截止濾光片

光源接口

微電腦智能控制，調(diào)節(jié)光強，控制快門Shutter，有利于實驗一致性。

KW系列光化學(xué)反應(yīng)器

光化學(xué)反應(yīng)器（光催化反應(yīng)器）是配合平行光源使用的，是目前國內(nèi)外光催化實驗室非常通用的一種反應(yīng)器。平行光化學(xué)反應(yīng)器可以應(yīng)用到光催化、光降解反應(yīng)，可以實現(xiàn)無水無氧操作，提高實驗的準確性。

平行光化學(xué)反應(yīng)器分為兩部分：石英上蓋和下反應(yīng)器，兩部分通過磨口法蘭連接，用夾夾持。石英上蓋用來通水濾去光源轉(zhuǎn)向頭無法濾除的剩余紅外熱量，選用合成石英材質(zhì)，透光性極好（采用冷水機，以便有效利用石英上蓋，更好保證反應(yīng)物的溫度）。反應(yīng)器容量可選500ml、250ml、100ml、50ml、30ml。      

平行光反應(yīng)器配合平行氙燈光源即可組成較為靈活的光化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。利用豐富的濾光片進行選擇性波長研究，實現(xiàn)直徑50mm的面積平行光照射，均勻吸收較多的能量。適用于氣液固實驗均可

選配光電化學(xué)反應(yīng)器

根據(jù)實驗要求，選擇單光路、雙光路、玻璃或石英、聚四氟電解池，進而做光電化學(xué)研究。

選配光學(xué)暗箱

1、外置可調(diào)節(jié)式隔板，無需升降臺，可上下調(diào)整光源位置；

2、箱體設(shè)有多個開孔，方便循環(huán)水、光源引線、外置光源的進出。內(nèi)置光源由獨立的散熱窗口（下層兩個窗口，可同時放置兩個光源），避免了阻塞風(fēng)路的問題；

3、內(nèi)置電源插排，可為磁力攪拌器等小功率設(shè)備供電；

5、箱體配有散熱風(fēng)扇，可有效降低內(nèi)部溫度；

6、箱體內(nèi)部為黑色吸光設(shè)計，一定程度上阻止了光反射現(xiàn)象，使反應(yīng)物受光更均勻。

7、正面設(shè)計有觀察窗（可隔斷紫外和大部分可見光），便于對反應(yīng)進行觀察

選配光纖

配備光纖將光引入到其他設(shè)備中，如顯微鏡、也適用于光電催化PEC實驗：

各種芯徑光纖和光纖束直孔徑，根據(jù)客戶要求定做，長度和接口。

選配光纖接口

JK513 接口  可加入單色濾光片、5-100%調(diào)節(jié)光強、插入任意光纖，光學(xué)匯聚焦點可調(diào)。

主要應(yīng)用

此系列氙燈光源廣泛應(yīng)用于光解水產(chǎn)氫、光化學(xué)催化降解、二氧化碳制甲醇、光化學(xué)合成、光降解污染物、水污染處理、生物光照，光學(xué)檢測、太陽能電池研究、熒光材料測試（透射、反射、吸收）、材料形變、各類模擬日光可見光加速實驗和紫外波段加速實驗等研究領(lǐng)域。

1、光致變色

光致變色現(xiàn)象是指一個化合物（A），在收到一定波長的光照射時，可進行特定的化學(xué)反應(yīng)或物理效應(yīng)，獲得產(chǎn)物（B），由于結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致其（可見部分的）吸收光譜發(fā)生明顯的變化,。 而在另一波長的光照射或熱的作用下，產(chǎn)物（B）又能恢復(fù)到原來的形式。如下式所示：

2、光催化

光催化的原理是利用光來激發(fā)二氧化鈦等化合物半導(dǎo)體，利用它們產(chǎn)生的電子和空穴來參加氧化—還原反應(yīng)。 當(dāng)能量大于或等于能隙的光照射到半導(dǎo)體納米粒子上時，其價帶中的電子將被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，在價帶上留下相對穩(wěn)定的空穴，從而形成電子—空穴對。由于納米材料中存在大量的缺陷和懸鍵，這些缺陷和懸鍵能俘獲電子或空穴并阻止電子和空穴的重新復(fù)合。這些被俘獲的電子和空穴分別擴散到微粒的表面，從而產(chǎn)生了強烈的氧化還原勢。

3、光催化分解水(photocatalytic water splitting)

光解水，可見光催化裂解水制氫：納米催化結(jié)構(gòu)及反應(yīng)機制的研究進展 

利用TiO2吸收太陽能把水分解為氫氣和氧氣，光分解水制氫。

圖1.圖片來源網(wǎng)絡(luò)僅供參考

 光分解水制氫的原理

光分解水制氫在熱力學(xué)上是Gibbs自由能增大的過程：

因此又被稱為人工光合作用。

光分解水制氫的本質(zhì)是半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。當(dāng)入射光的能量大于等于半導(dǎo)體的能帶時，光能被吸收，價帶電子躍遷到導(dǎo)帶，產(chǎn)生光生電子和空穴。電子和空穴遷移到材料表面，與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣和氫氣（圖2）。

光分解水制氫主要包括3個過程（圖3），即光吸收、光生電荷遷移和表面氧化還原反應(yīng)。

(i) 光吸收。對太陽光譜的吸收范圍取決于半導(dǎo)體材料的能帶大小: Band gap(eV)=1240/λ(nm)，即帶隙越小吸收范圍越寬。對于光催化制氫催化材料來說，還要求導(dǎo)帶的位置高于H^-+/H₂(0V vs. NHE)，價帶位置低于O₂/H₂O(1.23 V vs. NHE)，因此理論上要求能帶大小不小于1.23 eV。

(ii) 光生電荷遷移。材料的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、顆粒大小等因素對光生電荷的分離和遷移有重要影響。缺陷會成為光生電荷的捕獲和復(fù)合中心，因此結(jié)晶度越好，缺陷越少，催化活性越高。顆粒越小，光生電荷的遷移路徑越短，復(fù)合幾率越小。

(iii) 表面氧化還原反應(yīng)。表面反應(yīng)活性位點和比表面積的大小對這一過程有重要影響。通常會選用Pt、Au等貴金屬納米粒子或NiO和RuO₂等氧化物納米粒子負載在催化劑表面作為表面反應(yīng)活性位點，只要負載少量此類助催化材料就能大大提高催化劑的制氫效率。

光催化制氫效率表征的兩種方式

目前研究光催化劑的制氫效率主要通過兩種方式表征，及光催化分解水(photocatalytic water splitting) 和光電化學(xué)分解水(photoelectrochemical water splitting)。

光催化分解水是將粉體催化劑分散在水中（圖4）。這種方法的優(yōu)點是可以大規(guī)模應(yīng)用，但是有氫氣和氧氣難以分離的問題。為此又發(fā)明了兩步法（圖5），即采用兩種催化劑，分別產(chǎn)生氫氣和氧氣，并通過一種氧化還原電對將這兩種催化劑聯(lián)系起來。這種方法不僅避免了氫氣和氧氣的分離問題，而且降低了催化劑能帶位置的要求，催化劑的選擇面更寬，但是也帶來了與氧化還原電對的逆反應(yīng)問題。一步法將水直接分解為氫氣和氧氣對催化劑的要求較高，因此往往加入犧牲劑來獲得氫氣或氧氣。犧牲劑的作用是消耗光生空穴或電子，比如甲醇、乙醇、乙二醇、乳酸等是常用的制氫犧牲劑，而AgNO₃是常用的制氧犧牲劑。

光催化分解水裝置

粉體催化劑分散在水溶液中制氫，需通過收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體量來評價催化劑的催化性能。目前最常用的裝置如圖6所示，包括反應(yīng)器、氣體取樣部、氣密循環(huán)系統(tǒng)以及抽真空裝置，氣體取樣部與氣象色譜相連，可以實時在線檢測氣體的產(chǎn)生量。光源為高壓汞燈（紫外光為主）或氙燈（可見光為主），通過附加濾光片或濾光溶液得到所需波段的光源。由于氣體的特殊性，因此對裝置的氣密性要求較高，操作過程中通過轉(zhuǎn)動特殊設(shè)計的閥門來控制。

4、光電化學(xué)分解水(photoelectrochemical water splitting)

光電催化太陽能分解水、光電化學(xué)(PEC)裂解水制氫系統(tǒng)

光電化學(xué)水分解電池，是通過半導(dǎo)體電極吸收太陽光產(chǎn)生光生載流子，而后通過載流子在體相或外電路的遷移，從而與水發(fā)生氧化或者還原反應(yīng)。光電化學(xué)水分解電池能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化氫能進行存儲，不受太陽光時間、空間分布不均的影響。

光電化學(xué)水分解電池的器件結(jié)構(gòu)有多種組成方式，例如通過光伏電池與光電極串聯(lián)，可以獲得較高的太陽 能轉(zhuǎn)化效率，但結(jié)構(gòu)成本也相對較高；而通過p型光陰極和n型光陽極組成的疊層結(jié)構(gòu)，不僅擁有較高的理論轉(zhuǎn)化效率( 約28 %) ，同時成本相對較低，是理想的器件結(jié)構(gòu)。

光電化學(xué)分解水是將催化劑制成電極，與對電極通過導(dǎo)線相連，通常還會加一個偏壓（圖6）。若半導(dǎo)體材料為n型，則在催化劑電極處產(chǎn)生氧氣，對電極處產(chǎn)生氫氣；若半導(dǎo)體材料為p型，則相反。

其他應(yīng)用

? 光催化（Photocatalyst）
? 化學(xué)分析（Chemical analysis）
? 檢查照明（Inspection lighting）
? 對光反應(yīng)變色（Photochromism）
? 光譜學(xué)（Spectroscopy）
? 紫外線消毒（UV light disinfection）
? 人工光合作用（Artificial photosynthesis）
? 熒光顯微測定（Fluorescent observation）
? 光能療法（Photodynamic therapy）