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光熱協同催化中催化劑表面溫度場的原位測量方法
發布時間：2026-07-06 瀏覽量：33
光熱協同催化中，催化劑表面因光熱效應產生的局部溫度往往遠高于反應器設定溫度。準確測量催化劑表面的真實溫度，是理解光熱效應貢獻、驗證協同機制的前提。北京中教金源科技有限公司的光熱協同反應系統，配備紅外測溫窗口和原位光譜接口，支持多種測溫方法。
一、紅外熱成像法
紅外熱像儀可非接觸測量催化劑表面的二維溫度分布。
原理：所有溫度高于絕對零度的物體都發射紅外輻射，輻射強度與溫度相關（斯蒂芬-玻爾茲曼定律）。
操作：通過反應器的紅外透光窗口（氟化鈣或硒化鋅窗口）拍攝催化劑表面，獲取溫度分布云圖。
校準：需預先標定催化劑的發射率（可用黑體爐或已知溫度的熱電偶對照校準）。
優勢：空間分辨率高（可達微米級），可捕捉局部熱點。局限：只能測量表面溫度，無法獲得內部溫度。
二、拉曼光譜測溫法
利用斯托克斯與反斯托克斯散射強度比與溫度的關系進行微區溫度測量。
原理：反斯托克斯/斯托克斯強度比 ∝ exp(-hν/k_BT)，通過測量該比值可計算溫度。
空間分辨率：亞微米級（共聚焦拉曼）。
適用材料：具有強拉曼信號的材料（如TiO?、CeO?、碳材料）。
優勢：空間分辨率極高，可測量單個催化劑顆粒的溫度。局限：需要拉曼光譜儀，測量時間較長。
三、熱電偶接觸測量
將微細熱電偶（直徑0.1-0.5mm）直接接觸催化劑床層或顆粒表面。
優勢：簡單直接，響應快。
局限：接觸式測量可能影響催化劑表面狀態和光吸收；只能測量單點溫度，無法獲得分布信息。
四、數據解讀與應用
將測溫數據與反應活性關聯，可揭示：
光熱效應產生的溫升與反應速率提升的相關性。
局部熱點是否存在，以及熱點溫度與反應選擇性的關系。
北京中教金源科技有限公司的光熱協同反應系統，標配紅外測溫窗口，并可集成拉曼光譜接口，支持多種測溫方法的聯用。