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。獨特的電源電路設計，實現氙燈功率可調；燈箱主體采用均向的散熱結構，散熱效果；光路轉向頭采用了二次濾光結構，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；濾光轉向頭兼容多種規格濾光片、透鏡；濾光轉向頭可360°旋轉，實現任何方向的光照；智能化的面板設計，操作簡單方便；增加了反饋電路，高穩定性。

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構，延長燈泡使用壽命，平均1000h，高可達3000h。

高效的電光轉換效率，輸出高能量平行光，總光功率達50W。

簡易的光學結構，可以提供不同波段、波長的光譜，滿足多樣化使用需求。

模塊化的設計極大提高了產品的安全性和穩定性，可實現長時間的連續照射。

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

工作光斑直徑連續可調

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

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

?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

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（相關產品）

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

產品優勢（相對市場同類產品）

（1）光源內部采用黑色設計，吸收雜散光；

（2）光源散熱器采用均分散熱技術，散熱均勻完全；

（3）兼容多種規格濾光片，靈活性更強；

（4）增加電源穩定模塊，穩定性更強，一定程度上更好的保證實驗條件一致性；

（5）關燈后風扇繼續運轉，燈泡散熱冷卻完全；

（6）技術支持和售后服務速度快，電話響應時效1小時，產品維修時限48小時。

360°光路轉向器示意圖

氙燈光源技術參數

UVCUT400 UVCUT420紫外截止濾光片

光源接口

微電腦智能控制，調節光強，控制快門Shutter，有利于實驗一致性。

KW系列光化學反應器

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

平行光化學反應器分為兩部分：石英上蓋和下反應器，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向頭無法濾除的剩余紅外熱量，選用合成石英材質，透光性極好（采用冷水機，以便有效利用石英上蓋，更好保證反應物的溫度）。反應器容量可選500ml、250ml、100ml、50ml、30ml。      

平行光反應器配合平行氙燈光源即可組成較為靈活的光化學反應系統。利用豐富的濾光片進行選擇性波長研究，實現直徑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

選配光電化學反應器

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

選配光學暗箱

1、外置可調節式隔板，無需升降臺，可上下調整光源位置；

2、箱體設有多個開孔，方便循環水、光源引線、外置光源的進出。內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），避免了阻塞風路的問題；

3、內置電源插排，可為磁力攪拌器等小功率設備供電；

5、箱體配有散熱風扇，可有效降低內部溫度；

6、箱體內部為黑色吸光設計，一定程度上阻止了光反射現象，使反應物受光更均勻。

7、正面設計有觀察窗（可隔斷紫外和大部分可見光），便于對反應進行觀察

選配光纖

配備光纖將光引入到其他設備中，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%調節光強、插入任意光纖，光學匯聚焦點可調。

主要應用

此系列氙燈光源廣泛應用于光解水產氫、光化學催化降解、二氧化碳制甲醇、光化學合成、光降解污染物、水污染處理、生物光照，光學檢測、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域。

1、光致變色

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

2、光催化

光催化的原理是利用光來激發二氧化鈦等化合物半導體，利用它們產生的電子和空穴來參加氧化—還原反應。 當能量大于或等于能隙的光照射到半導體納米粒子上時，其價帶中的電子將被激發躍遷到導帶，在價帶上留下相對穩定的空穴，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：納米催化結構及反應機制的研究進展 

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.圖片來源網絡僅供參考

 光分解水制氫的原理

光分解水制氫在熱力學上是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是半導體材料的光電效應。當入射光的能量大于等于半導體的能帶時，光能被吸收，價帶電子躍遷到導帶，產生光生電子和空穴。電子和空穴遷移到材料表面，與水發生氧化還原反應，產生氧氣和氫氣（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。

(i) 光吸收。對太陽光譜的吸收范圍取決于半導體材料的能帶大小: 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。材料的晶體結構、結晶度、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合中心，因此結晶度越好，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，復合幾率越小。

(iii) 表面氧化還原反應。表面反應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）。這種方法的優點是可以大規模應用，但是有氫氣和氧氣難以分離的問題。為此又發明了兩步法（圖5），即采用兩種催化劑，分別產生氫氣和氧氣，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，需通過收集反應產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，包括反應器、氣體取樣部、氣密循環系統以及抽真空裝置，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，操作過程中通過轉動特殊設計的閥門來控制。

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

光電催化太陽能分解水、光電化學(PEC)裂解水制氫系統

光電化學水分解電池，是通過半導體電極吸收太陽光產生光生載流子，而后通過載流子在體相或外電路的遷移，從而與水發生氧化或者還原反應。光電化學水分解電池能夠將太陽能轉化氫能進行存儲，不受太陽光時間、空間分布不均的影響。

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

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

其他應用

? 光催化（Photocatalyst）
? 化學分析（Chemical analysis）
? 檢查照明（Inspection lighting）
? 對光反應變色（Photochromism）
? 光譜學（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）