大面积的光化学照射实验选择什么光源？

之前在“一文解析光催化光源选择问题”这篇文章中提到过：选择光源时需综合考虑光照强度、光源稳定性和光斑均匀性等因素，氙灯光源是与太阳光谱最接近的光源设备。但在光化学实验中，氙灯光源并不能满足大面积照射的实验需求，随着“氢农场^[1]”概念的逐渐深入和当前光催化分解水产氢光催化剂效率的提升^[2]，光催化分解水产氢设备也开始从实验室逐步走向小试规模化生产的阶段。

实验室阶段时，光催化分解水产氢的反应器受光面积只有40 cm²大小，氙灯光源的光斑大小可以满足。但到小试规模阶段时，光催化分解水产氢的反应器大小再不仅仅只有40 cm²大，规模化生产时需要平米级的反应器，而此时，氙灯光源的光斑大小将无法满足生产需求。

原因1：✦

首先，氙灯光源直接输出光斑是不均匀的，其光斑特性为：中心区域较强，从圆心向外扩散光强逐渐衰减，如图1所示。

图1 氙灯光源光斑和光斑中心点与边缘位置光功率实测对比

原因2：✦

其次，氙灯光源是热光源，在工作时会产生较高的热量，产生的热量不但直接影响灯泡的使用寿命，还会对照射的材料造成热影响。

为解决热量的问题，氙灯光源通常需要多个散热部件及滤光结构，所以大面积照射的氙灯光源体积通常较大，当有大面积照射需求时，如把多台氙灯光源共同使用，这对实验场地空间及供电功率都有较大要求。

解决方案：✦

基于光斑特性和设备体积因素的制约，氙灯光源无法应用于大面积照射的实验场景。

为解决大面积照射光源的问题，泊菲莱科技采用LED作为发光载体，针对不同实验场景研发出两种不同的大面积照射光源：PLS-DPCR-1.0平米级光催化反应示范装置和PLS PGL-O1000 LED大面积辐照光源。

图2 PLS-DPCR-1.0平米级光催化反应示范装置和PLSPGL-O1000 LED大面积辐照光源

之所以选择使用LED作为发光载体：

• 首先是因为LED光源是冷光源，输出光的热量很少，其散热组件的体积也很小。

• 其次，LED光源在结构上发光体为单个灯珠，可根据使用场景集成为面阵发光体、柔性灯带、刚性灯条等不同的结构。

• 同时，LED光源的发光波长除了能输出窄带波长外，还可通过多灯珠拟合实现模拟太阳光光谱等特殊要求。

在“双碳”背景下，氢能源作为无碳可再生的清洁能源得到重视，光催化分解水产氢是制备氢气的重要方法之一。

PLS-DPCR-1.0平米级光催化反应示范装置

PLS-DPCR-1.0平米级光催化反应示范装置主要在大面积5~10 cm近距离照射实验条件下使用，辐照面积1×1 m²，在工作距离内输出光辐照度≥300 mW/cm²，模拟太阳光谱，均匀性≥90%，搭配1×1 m²平板反应器用于光催化分解水产氢实验，平板反应器具有气体收集结构并用质量流量计来计量产气速率。

图3 PLS-DPCR-1.0平米级光催化反应示范装置和PLS PGL-O1000 LED大面积辐照光源示意图

PLS PGL-O1000 LED大面积辐照光源

光催化降解包含：光催化降解有机污染物、光催化降解VOCs、光催化处理污水和光催化杀菌等研究方向。

在现今国内外疫情常态化防护的情形下，利用光催化方式杀菌的方法被得到重视。光催化剂受光照后产生活性基团，活性基团可以杀灭细菌或病毒，从而达到大面积杀菌消毒的目的。

PLS PGL-O1000 LED大面积辐照光源主要应用于大面积空间照射，可应用于大面积光催化杀菌研究领域，可用于如实验台、化验分析台面、走廊、医院病房等需要大面积光照消毒杀菌的应用场景。

标准工作状态下，光源角度可调节，满足水平、倾斜、垂直等不同角度的光照需求，平均辐照度≥9 mW/cm²，均匀性≥80%，底部自带滑轮，可自由移动，便于收纳，LED光源可更换不同波长的灯珠，满足不同光照波长应用场景。

以上光源，光谱及光功率均可按需定制，如有需求欢迎咨询。

参考文献：✦

[1] Zhao Yue, Li Rengui*, Li Can*, et. al. A hydrogen farm strategy for scalable solar hydrogen production with particulate photocatalysts[J]. Angew, 2020, 132(24), 9740.

[2] Zhao Daming, Guo Liejin, Shen Shaohua*, et. al. Boron-doped nitrogen-deficient carbon nitride-based Z-scheme heterostructures for photocatalytic overall water splitting[J]. Nature Energy, 2021, 6, 388.

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北京泊菲莱科技有限公司创立于2006年，是集研发、生产、销售、服务于一体的国家级高新技术企业，致力于开发智能化、高精度、高性能的高科技设备企业。泊菲莱科技拥有多种自主知识产权，现已应用于新能源、药物合成、精细化工等各类科研领域，在立足于国内市场的同时，多款产品也远销海外。泊菲莱科技荣获国家级高新技术企业、中关村高新技术企业、2020年北京市第一批“专精特新”企业等称号，先后获得ISO9001质量体系认证、GB/T27922-2011《商品售后服务评价体系》五星级标准企业等资质。

泊菲莱科技不仅拥有雄厚的研发实力，也一直秉持着“以客户为中心”的服务理念和“创见、实干、卓越”的企业精神，作为科技型高新企业，积极创导各类光源的尖端科技，不断革新，不断挑战，以卓越创新的进取精神，推动自身的不断成长和壮大。

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