一種光纖式光催化反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及能源與環境領域，公開了一種光纖式光催化反應器。該反應器包括光源(1)和反應桶(2)，反應桶上設置有物料進口(21)和物料出口(22)，在反應桶(2)中沿長度方向設置有負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖(3)，其中，負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖(3)包括光纖和包覆于光纖外表面的摻雜有稀土的二氧化鈦層。利用該反應器將CO2轉化成甲醇，甲醇產率高、光利用率高、催化劑比表面積大且易回收。
【專利說明】
一種光纖式光催化反應器
技術領域
[0001]本實用新型涉及能源與環境領域，具體地，涉及一種光纖式光催化反應器。
【背景技術】
[0002]大量溫室氣體如C02、CH4等的排放引起的溫室效應已成為全球關注熱點。近年來，人類生產活動引起的大氣中C02濃度的增加已加速了溫室效應對全球氣候的影響，如何有效地控制CO2排放已成為各國的當務之急。由于煤炭是我國最主要的一次能源，我國0)2的排放主要來自于燃煤，這其中又以燃煤電廠為主，因此，找到一種有效控制電廠CO2排放的技術迫在眉睫。
[0003]目前，燃煤CO2排放控制技術主要分為三大類:一類是燃后控制技術，包括化學方法、物理方法等；一類是燃前控制技術，主要是煤氣化技術;一類是富氧燃燒技術。各種CO2控制方法存在的問題有:能耗高、成本高、回收的(》2利用率低。
[0004]利用光催化還原的方法將富氧燃燒煙氣中的高濃度CO2轉化為甲醇等燃料是一種頗具潛力的減排并同時利用CO2的有效辦法。它采用半導體材料(一般是銳鈦礦型的T12)作為催化劑，當能量高于半導體禁帶寬度的光照射到催化劑表面時，就會激發半導體內的電子從價帶躍迀至導帶，形成具有很強活性的電子空穴對，使得CO2的還原反應得以進行。該方法能耗低、成本低、無污染，在降低CO2排放的同時還實現了 CO2的資源化利用。
[0005]其中，光催化反應器對光催化還原CO2的效率及甲醇產率有重要影響，但是現有光反應器，例如懸浮液反應器、常規固定床反應器存在催化劑光利用率低、比表面積小、難以回收等缺點，不利于光催化反應的進行。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是為了克服現有技術中的上述缺陷，提供一種光纖式光催化反應器。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種光纖式光催化反應器，該光纖式光催化反應器包括光源和反應桶，所述反應桶上設置有物料進口和物料出口，在反應桶中沿長度方向設置有負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖，其中，所述負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖包括光纖和包覆于光纖外表面的摻雜有稀土的二氧化鈦層。
[0008]優選地，所述反應桶的兩端均設置有密封板，且至少一端的密封板上設置有石英玻璃片，所述光源設置在設有石英玻璃片的反應桶的至少一端的外部，用于將光束通過所述石英玻璃片射入反應桶內。
[0009]優選地，在所述反應桶兩端的密封板上均設置有石英玻璃片，且所述光源的個數為2個，分別設置在反應桶的兩端的外部。
[0010]優選地，所述密封板和所述石英玻璃片均為圓形，且所述石英玻璃片的直徑小于所述密封板的直徑。
[0011]優選地，所述反應桶內設置有光纖固定架，所述光纖固定架包括分別設置在反應桶兩端的圓形架體和連接兩個所述圓形架體的隔板，在所述圓形架體上設置有光纖固定孔，用于將光纖進行固定。
[0012]優選地，所述圓形架體的直徑不大于所述石英玻璃片的直徑。
[0013]優選地，所述反應桶的內壁設置有鋁箔反光層。
[0014]優選地，所述反應桶的外部設置有加熱帶。
[0015]優選地，所述光源為人造光源和/或自然光源。
[0016]優選地，所述光源通過聚光透鏡將光束射入反應桶內。
[0017]本實用新型的光纖式光催化反應器，為一種能夠提高甲醇產率、內部設置有負載稀土改性的納米T12層的光纖的結構緊湊型光纖式光催化反應器，用于將含有CO2的物料(如富氧煙氣)中的CO2轉化成甲醇，甲醇產率高(本實用新型的甲醇產率均在200ymol/h/g(即每克催化劑每小時制備得到200μπιΟ1甲醇)以上，可高達500ymol/h/g，而現有方法中甲醇產率一般低于ΙΟΟμπιοΙ/h/g)、光利用率高、催化劑比表面積大、易回收、能耗低、成本低、無污染，在降低CO2排放的同時還實現了CO2的資源化利用。具體地，在本實用新型中，(I)在光纖外表面負載稀土改性的納米T12層，使得催化劑在CO2轉化甲醇的光催化還原反應中具有更高的催化活性。(2)催化劑直接負載在光纖表面，避免了傳統的固定式光催化反應器中存在的反應介質對光的吸收和散射，光利用率大大提高;催化劑的表面積也大大提高，增強了反應器的處理能力。(3)根據本實用新型的一種優選的實施方式，本實用新型中采用雙光源，能夠提供更強、更均勻的側面發光強度。(4)根據本實用新型的一種優選的實施方式，本實用新型中反應器的內壁設置有鋁箔反光層，提高了光利用率;反應器的外部包覆有加熱帶，便于控制反應器溫度及產物收集。(5)根據本實用新型的一種優選的實施方式，本實用新型采用光纖固定架固定光纖，能夠使光纖均勻地布置于反應器中，也使得光纖拆卸更為靈活、方便；另外，光纖固定架還能夠促進CO2氣流與光纖外表面的稀土改性的二氧化鈦充分接觸，提高傳質效果和反應速率。
[0018]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型實施例1中光纖式光催化反應器的結構示意圖。
[0020]圖2是本實用新型實施例1中的光纖固定架的俯視圖。
[0021]附圖標記說明
[0022]I為光源;2為反應桶;21為物料進口 ；22為物料出口；3為負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖;4為光纖固定架;41為圓形架體;42為隔板;43為光纖固定孔;5為密封板;6為石英玻璃片。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖1-2對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0024]本實用新型提供了一種光纖式光催化反應器，如圖1所示，該光纖式光催化反應器包括光源I和反應桶2，所述反應桶2上設置有物料進口 21和物料出口 22，在反應桶2中沿長度方向設置有負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖3，其中，所述負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖3包括光纖和包覆于光纖外表面的摻雜有稀土的二氧化鈦層。
[0025]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，反應桶2的兩端均設置有密封板5，且至少一端的密封板5上設置有石英玻璃片6，光源I設置在設有石英玻璃片6的反應桶2的至少一端的外部，用于將光束通過所述石英玻璃片6射入反應桶2內。
[0026]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，密封板5和石英玻璃片6均為圓形，且石英玻璃片6的直徑小于密封板5的直徑。其中，對于密封板5和石英玻璃片6的具體大小，本領域技術人員可以根據實際情況進行調整，此為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。
[0027]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，在反應桶2兩端的密封板5上均設置有石英玻璃片6，且光源I的個數為2個，分別設置在反應桶2的兩端的外部。
[0028]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，密封板5為不銹鋼板。
[0029]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，光源I為人造光源和/或自然光源。根據實際情況，光源可在人造光源和自然光源之間替換，對于人造光源沒有特別的限定，可以根據催化劑的種類選擇不同光源，包括氙燈、汞燈等。
[0030]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，光源I通過聚光透鏡將光束射入反應桶2內。
[0031]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，反應桶2內設置有光纖固定架4，所述光纖固定架4包括分別設置在反應桶2兩端的圓形架體41和連接兩個所述圓形架體41的隔板42，在所述圓形架體41上設置有光纖固定孔43(如圖2所示)，用于將光纖3進行固定。
[0032]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，圓形架體41的直徑不大于石英玻璃片6的直徑。
[0033]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，反應桶2的內壁設置有鋁箔反光層。
[0034]本實用新型的光纖式光催化反應器中，優選情況下，反應桶2的外部設置有加熱帶。
[0035]本實用新型的光纖式光催化反應器中，本領域技術人員應該理解的是，負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖3包括光纖和包覆于光纖外表面的摻雜有稀土的二氧化鈦層，其中，負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖3中包括的光纖為未包覆摻雜有稀土的二氧化鈦層的光纖。
[0036]本實用新型提供了一種將CO2轉化成甲醇的方法，所述方法包括:將含有CO2的物料供給至本實用新型所述的光纖式光催化反應器中，進行光催化還原反應以將CO2轉化成甲醇。
[0037]本實用新型的方法中，優選情況下，光催化還原反應的條件包括:溫度為15-1800C，光照強度為10-25mW/cm2，含有CO2的物料的流量為5_20ml/min，進一步優選地，在含有CO2的物料中，C02的含量為85-90體積％，H20的含量為5-12體積％。其中，在含有CO2的物料中，除了 COdPH2O外，其余組分主要為氧氣和氮氣。
[0038]本實用新型的方法中，含有CO2的物料可以為含有水和高濃度CO2的各種來源的含有CO2的物料，如來自燃煤電廠的富氧煙氣。
[0039]本實用新型的方法中，優選情況下，該方法還包括通過以下方法制備負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖，該制備負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖的方法包括:去除光纖表面的有機包覆層，將去除了有機包覆層的光纖全部浸入摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中，靜置，然后取出光纖并依次進行成膜處理、干燥處理和煅燒處理。
[0040]本實用新型的方法中，對于去除光纖表面的有機包覆層的方法沒有特別的限定，可以為本領域常用的各種方法，例如可以通過灼燒的方式去除光纖表面的有機包覆層。
[0041]本實用新型的方法中，為了提高稀土改性的二氧化鈦在光纖外表面的負載效果，優選情況下，靜置的時間為20-40min。
[0042]本實用新型的方法中，為了提高稀土改性的二氧化鈦在光纖外表面的負載效果，優選情況下，取出光纖的方法包括:將光纖在摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中保持垂直狀態，以20-40mm/min的速度從摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中取出。
[0043]本實用新型的方法中，優選情況下，成膜處理的條件包括:溫度為15-35°C，時間為8-10ho
[0044]本實用新型的方法中，優選情況下，干燥處理的條件包括:溫度為60_120°C，時間為6-8h。
[0045]本實用新型的方法中，優選情況下，煅燒處理的條件包括:溫度為400-500°C，時間為l_3h。
[0046]進一步地，本實用新型的方法中，優選情況下，該方法還包括通過包括以下步驟的方法制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠:
[0047](I)按體積比I: 3-5將鈦酸有機酯與醇進行混合，得到鈦酸有機酯的醇溶液；
[0048](2)按體積比1:2-3:5-8將去離子水、酸和醇進行混合，得到混合液；
[0049](3)向步驟(2)得到的混合液中加入稀土鹽并進行混合；
[0050](4)在攪拌下，將步驟(3)得到的產物滴加至步驟(I)得到的鈦酸有機酯的醇溶液中，其中，步驟(I)得到的鈦酸有機酯的醇溶液與步驟(3)得到的產物的體積比為2.5-4:1，且分別以鈦元素和稀土元素計，步驟(I)得到的鈦酸有機酯的醇溶液中的鈦酸有機酯與步驟(3)得到的產物中的稀土鹽的摩爾比為1:0.003-0.05。
[0051]本實用新型的方法中，制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠時，優選情況下，步驟(I)中，鈦酸有機酯為鈦酸四正丁酯、鈦酸四異丙酯和鈦酸四乙酯中的至少一種，進一步優選為鈦酸四正丁酯。
[0052]本實用新型的方法中，制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠時，優選情況下，步驟(I)中，所述醇為無水乙醇、叔丁醇和異丙醇中的至少一種，進一步優選為無水乙醇。
[0053]本實用新型的方法中，制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠時，優選情況下，步驟(2)中，所述酸為冰醋酸(即冰乙酸)和/或36-38重量％的鹽酸溶液，進一步優選為冰醋酸。
[0054]本實用新型的方法中，制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠時，優選情況下，步驟(2)中，所述醇為無水乙醇、叔丁醇和異丙醇中的至少一種，進一步優選為無水乙醇。
[0055]本實用新型的方法中，制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠時，優選情況下，步驟(3)中，所述稀土鹽中稀土元素為鈰、鐠、鑭、釤和鈥中的至少一種，進一步優選為鈰和/或鐠;所述稀土鹽為稀土元素的硝酸鹽、醋酸鹽或氯化物。
[0056]本實用新型的方法中，制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠時，優選情況下，步驟(4)中，所述滴加的速度為1.2-1.8ml/min。
[0057]本實用新型的方法中，制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠時，步驟(4)即可得到摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠。為了調控溶膠的粘度，優選情況下，該方法還包括:向步驟(4)得到的產物中加入聚乙二醇，進行攪拌。進一步優選地，以10ml步驟(4)得到的產物為基準，聚乙二醇的加入量為I _3g。
[0058]實施例
[0059]以下將通過附圖1-2和實施例對本實用新型進行詳細描述，但并不因此限制本實用新型。以下實施例中，如無特別說明，各試劑均可商購獲得，各方法均為本領域常用的各種方法。
[0060]富氧煙氣為來自燃煤電廠的富氧煙氣，以富氧煙氣為基準，組成為:CO2的含量為88體積％，H20的含量為6體積％，其余組分主要為氧氣和氮氣，含量分別為4體積％、2體積％ (剩余組分含量極小，可忽略不計)。
[0061]實施例1-1
[0062]本實施例用于說明制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠的方法。
[0063](I)按體積比1:4將鈦酸四正丁酯與無水乙醇進行混合，得到鈦酸四正丁酯的乙醇溶液；
[0064](2)按體積比1:2.5:6將去離子水、冰醋酸和無水乙醇進行混合，得到混合液；
[0065](3)向步驟(2)得到的混合液中加入硝酸鈰并進行混合；
[0066](4)在攪拌下，將步驟(3)得到的產物以1.4ml/min的速度滴加至步驟(I)得到的鈦酸四正丁酯的乙醇溶液中，其中，步驟(I)得到的鈦酸四正丁酯的乙醇溶液與步驟(3)得到的產物的體積比為3:1，且分別以鈦元素和稀土元素鈰計，步驟(I)得到的鈦酸四正丁酯的乙醇溶液中的鈦酸四正丁酯與步驟(3)得到的產物中的硝酸鈰的摩爾比為I:0.02；
[0067](5)向步驟(4)得到的產物中加入聚乙二醇，并進行攪拌，得到摻雜有稀土鈰的二氧化鈦溶膠，其中，以10ml步驟(4)得到的產物為基準，聚乙二醇的加入量為2g。
[0068]實施例1-2
[0069]本實施例用于說明制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠的方法。
[0070](I)按體積比1:3將鈦酸四異丙酯與叔丁醇進行混合，得到鈦酸四異丙酯的叔丁醇溶液；
[0071 ] (2)按體積比1:2:5將去離子水、37重量％的鹽酸溶液和叔丁醇進行混合，得到混合液；
[0072](3)向步驟(2)得到的混合液中加入氯化鐠并進行混合；
[0073](4)在攪拌下，將步驟(3)得到的產物以1.8ml/min的速度滴加至步驟(I)得到的鈦酸四異丙酯的叔丁醇溶液中，其中，步驟(I)得到的鈦酸四異丙酯的叔丁醇溶液與步驟(3)得到的產物的體積比為4:1，且分別以鈦元素和稀土元素鐠計，步驟(I)得到的鈦酸四異丙酯的叔丁醇溶液中的鈦酸四異丙酯與步驟(3)得到的產物中的氯化鐠的摩爾比為1:0.05;
[0074](5)向步驟(4)得到的產物中加入聚乙二醇，并進行攪拌，得到摻雜有稀土鐠的二氧化鈦溶膠，其中，以10ml步驟(4)得到的產物為基準，聚乙二醇的加入量為lg。
[0075]實施例1-3
[0076]本實施例用于說明制備摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠的方法。
[0077](I)按體積比1:5將鈦酸四乙酯與異丙醇進行混合，得到鈦酸四乙酯的異丙醇溶液；
[0078](2)按體積比1:3:8將去離子水、冰醋酸和異丙醇進行混合，得到混合液；
[0079](3)向步驟(2)得到的混合液中加入醋酸鑭并進行混合；
[0080](4)在攪拌下，將步驟(3)得到的產物以1.2ml/min的速度滴加至步驟(I)得到的鈦酸四乙酯的異丙醇溶液中，其中，步驟(I)得到的鈦酸四乙酯的異丙醇溶液與步驟(3)得到的產物的體積比為2.5:1，且分別以鈦元素和稀土元素鑭計，步驟(I)得到的鈦酸四乙酯的異丙醇溶液中的鈦酸四乙酯與步驟(3)得到的產物中的醋酸鑭的摩爾比為1:0.003;
[0081](5)向步驟(4)得到的產物中加入聚乙二醇，并進行攪拌，得到摻雜有稀土鑭的二氧化鈦溶膠，其中，以10ml步驟(4)得到的產物為基準，聚乙二醇的加入量為3g。
[0082]實施例2-1
[0083]本實施例用于說明制備負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖的方法。
[0084]去除光纖表面的有機包覆層，將去除了有機包覆層的光纖全部浸入實施例1-1得到的摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中，靜置30min，然后將光纖在摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中保持垂直狀態，以30mm/min的速度從摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中取出，將取出的光纖依次進行成膜處理、干燥處理和煅燒處理，其中，成膜處理的條件包括:溫度為25°C，時間為9h;干燥處理的條件包括:溫度為100 °C，時間為7h;煅燒處理的條件包括:溫度為450 0C，時間為2h，得到負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖。
[0085]實施例2-2
[0086]本實施例用于說明制備負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖的方法。
[0087]去除光纖表面的有機包覆層，將去除了有機包覆層的光纖全部浸入實施例1-2得到的摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中，靜置20min，然后將光纖在摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中保持垂直狀態，以20mm/min的速度從摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中取出，將取出的光纖依次進行成膜處理、干燥處理和煅燒處理，其中，成膜處理的條件包括:溫度為35°C，時間為Sh;干燥處理的條件包括:溫度為65 0C，時間為Sh;煅燒處理的條件包括:溫度為400 °C，時間為3h，得到負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖。
[0088]實施例2-3
[0089]本實施例用于說明制備負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖的方法。
[0090]去除光纖表面的有機包覆層，將去除了有機包覆層的光纖全部浸入實施例1-3得到的摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中，靜置40min，然后將光纖在摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中保持垂直狀態，以40mm/min的速度從摻雜有稀土的二氧化鈦溶膠中取出，將取出的光纖依次進行成膜處理、干燥處理和煅燒處理，其中，成膜處理的條件包括:溫度為15°C，時間為1h;干燥處理的條件包括:溫度為120 0C，時間為6h;煅燒處理的條件包括:溫度為500 0C，時間為lh，得到負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖。
[0091]實施例3-1
[0092]結合圖1-2，本實施例用于說明本實用新型的光纖式光催化反應器。
[0093]如圖1和2所示，該光纖式光催化反應器包括光源I和反應桶2，所述反應桶2上設置有物料進口 21和物料出口 22，在反應桶2中沿長度方向設置有實施例2-1制備得到的負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖3，所述反應桶2的兩端均設置有密封板5，且兩端的密封板5上均設置有石英玻璃片6，所述光源I的個數為2個，分別設置于反應桶2的兩端的外部，用于將光束通過聚光透鏡、并通過石英玻璃片6射入反應桶2內，其中，負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖3包括光纖和包覆于光纖外表面的摻雜有稀土的二氧化鈦層。
[0094]其中，反應桶2的長度為15cm，兩端的直徑(內徑)為6cm，密封板5和石英玻璃片6均為圓形，且石英玻璃片6的直徑為5cm，密封板5的直徑為10cm，密封板5為不銹鋼板，光源I為汞燈。
[0095]其中，反應桶2內設置有光纖固定架4，所述光纖固定架4包括分別設置在反應桶2兩端的圓形架體41和連接兩個所述圓形架體41的隔板42，在所述圓形架體41上設置有光纖固定孔43，用于將光纖3進行固定。圓形架體41的直徑為5.5 cm。
[0096]其中，反應桶2的內壁設置有鋁箔反光層。
[0097]其中，反應桶2的外部設置有加熱帶。
[0098]實施例3-2
[0099]按照實施例3-1所述的光纖式光催化反應器，不同的是，負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖3為實施例2-2制備得到的負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖。
[0100]實施例3-3
[0101]按照實施例3-1所述的光纖式光催化反應器，不同的是，負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖3為實施例2-3制備得到的負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖。
[0102]實施例4-1
[0103]本實施例用于說明將CO2轉化成甲醇的方法。
[0104]將富氧煙氣通過物料進口21供給至實施例3-1所述的光纖式光催化反應器中，進行光催化還原反應以將CO2轉化成甲醇，其中，光催化還原反應的條件包括:溫度為120°C，光照強度為20mW/cm2，富氧煙氣的流量為12ml/min。
[0105]催化1h后，采用氣相色譜法測定光纖式光催化反應器的物料出口22處收集的物料的組成及其含量，經計算，甲醇產率為488.7ymol/h/g。
[0106]實施例4-2
[0107]本實施例用于說明將CO2轉化成甲醇的方法。
[0108]將富氧煙氣通過物料進口21供給至實施例3-2所述的光纖式光催化反應器中，進行光催化還原反應以將CO2轉化成甲醇，其中，光催化還原反應的條件包括:溫度為30°C，光照強度為25mW/cm2，富氧煙氣的流量為7ml/min0
[0109]催化1h后，采用氣相色譜法測定光纖式光催化反應器的物料出口22處收集的物料的組成及其含量，經計算，甲醇產率為420.8ymol/h/g。
[0110]實施例4-3
[0111]本實施例用于說明將CO2轉化成甲醇的方法。
[0112]將富氧煙氣通過物料進口21供給至實施例3-3所述的光纖式光催化反應器中，進行光催化還原反應以將CO2轉化成甲醇，其中，光催化還原反應的條件包括:溫度為175°C，光照強度為12mW/cm2，富氧煙氣的流量為18ml/min。
[0113]催化1h后，采用氣相色譜法測定光纖式光催化反應器的物料出口22處收集的物料的組成及其含量，經計算，甲醇產率為456.4ymol/h/g。
[0114]本實用新型的光纖式光催化反應器，為一種能夠提高甲醇產率、內部設置有負載稀土改性的納米T12層的光纖的結構緊湊型光纖式光催化反應器，利用其將CO2轉化甲醇時，甲醇產率高、光利用率高、催化劑比表面積大、易回收、能耗低、成本低、無污染，在降低CO2排放的同時還實現了 CO2的資源化利用。
[0115]以上詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0116]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0117]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
【主權項】
1.一種光纖式光催化反應器，其特征在于，該光纖式光催化反應器包括光源(I)和反應桶(2)，所述反應桶(2)上設置有物料進口( 21)和物料出口( 22)，在反應桶(2)中沿長度方向設置有負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖(3)，其中，所述負載有稀土改性的二氧化鈦的光纖(3)包括光纖和包覆于光纖外表面的摻雜有稀土的二氧化鈦層； 所述反應桶(2)的兩端均設置有密封板(5)，且至少一端的密封板(5)上設置有石英玻璃片(6)，所述光源(I)設置在設有石英玻璃片(6)的反應桶(2)的至少一端的外部，用于將光束通過所述石英玻璃片(6)射入反應桶(2)內。2.根據權利要求1所述的光纖式光催化反應器，其特征在于，在所述反應桶(2)兩端的密封板(5)上均設置有石英玻璃片(6)，且所述光源(I)的個數為2個，分別設置在反應桶(2)的兩端的外部。3.根據權利要求1所述的光纖式光催化反應器，其特征在于，所述密封板(5)和所述石英玻璃片(6)均為圓形，且所述石英玻璃片(6)的直徑小于所述密封板(5)的直徑。4.根據權利要求1所述的光纖式光催化反應器，其特征在于，所述反應桶(2)內設置有光纖固定架(4)，所述光纖固定架(4)包括分別設置在反應桶(2)兩端的圓形架體(41)和連接兩個所述圓形架體(41)的隔板(42)，在所述圓形架體(41)上設置有光纖固定孔(43)，用于將光纖(3)進行固定。5.根據權利要求4所述的光纖式光催化反應器，其特征在于，所述圓形架體(41)的直徑不大于所述石英玻璃片(6)的直徑。6.根據權利要求1所述的光纖式光催化反應器，其特征在于，所述反應桶(2)的內壁設置有鋁箔反光層。7.根據權利要求1所述的光纖式光催化反應器，其特征在于，所述反應桶(2)的外部設置有加熱帶。8.根據權利要求1所述的光纖式光催化反應器，其特征在于，所述光源(I)為人造光源和/或自然光源。9.根據權利要求1所述的光纖式光催化反應器，其特征在于，所述光源(I)通過聚光透鏡將光束射入反應桶(2)內。
【文檔編號】B01J19/12GK205570308SQ201620193569
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月14日
【發明人】趙永椿, 孫平, 韓濤, 熊卓, 余學海, 張軍營, 陳璟, 鄭楚光
【申請人】中國神華能源股份有限公司, 北京國華電力有限責任公司, 神華國華（北京）電力研究院有限公司, 華中科技大學