提升CO₂还原实验的活性，你还可这样做！

泊菲莱科技 新品上市

PLC-GDHC I气体扩散多相连续催化反应平台。

该设备新提出了一种气体扩散层结构的解决思路，可实现原料气氛浓度时间和空间的分布管理，可改善光催化CO₂转化到C2+产物的选择性和转化率。

PLC-GDHC I气体扩散多相连续催化反应平台

通过光催化方式将CO₂转化为有价值的化学品，是缓解全球变暖和能源供应问题的有效策略之一，效仿太阳光合作用，人工光合过程要实现CO₂的高效转化，关键在于光催化剂的设计和反应体系的构筑。研究者们在光催化剂设计和制备方面已经积累了丰富的经验，也取得了很多重要的成果，但对于反应体系中CO₂转化过程的了解还有待进一步深入研究。

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对于光催化CO₂还原反应，在非均相反应^[1]中 ，将光催化剂粉末分散在反应溶液中，并将高纯度CO₂气体引入反应体系以生成饱和CO₂溶液。这种反应体系虽能实现反应体系的宏观流转，但仍存在以下问题^[2] ：

反应体系通常比较复杂，包含光催化剂、溶剂、光敏剂（例如钌或钴配合物等）、助催化剂和酸性或碱性牺牲剂等成分，所有含碳物质都可能参与化学反应，使产物检测时可能无法明确真实原料转化率；

CO₂在溶液中有限的溶解度或弱的CO₂吸附能力可能导致较低的光催化活性；

分离产物时，很难从混合体系中分离出低产率的液体产物，为检测产物带来较大难度。

与固-液体系相比，气-固体系在光催化CO₂还原反应方面更有前景，即CO₂的还原过程直接发生在气-固界面上，CO₂和H₂O蒸气的混合气体直接与光催化剂接触并参与整体反应进程。

目前多相催化体系研究仍聚焦在材料改性和新材料研发上，产物主要是CH₄和CO等小分子气体，由于现阶段市面上很少有光催化气-固非均相反应装置，使气-固非均相体系下光催化CO₂还原反应研究探索仍处于起步阶段。受反应装置等反应条件的限制，反应活性远不能满足实际应用的需求，能够产生CH₃OH、C₂H₆、CH₃CHO、C₂H₅OH以及HCOOH等高附加值化工产品产物的反应体系更是鲜少有报导。

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泊菲莱科技提出一种气体扩散层结构的解决思路，并研发出PLC-GDHC I气体扩散多相连续催化反应平台，可实现原料气氛浓度时间和空间的分布管理，可改善光催化CO₂转化到C2+产物的选择性和转化率。

PLC-GDHC I气体扩散多相连续催化反应平台分为四大模块，分别为气体扩散反应器、气体扩散循环器、一体式电动升降光源和模块化功能台。

PLC-GDHC I气体扩散多相连续催化反应平台模块

模块特点

气体扩散反应器内含可搭载光催化剂的多孔疏水气体扩散层，可对原料气氛进行扰流，使原料气氛在与光催化剂接触前气流更加分散，进而实现气-固非均相界面的充分接触，同时，具有疏水特性的多孔气体扩散层可以有效解决液态水遮蔽光催化剂活性位点、避免析氢反应发生等问题，进而有效提高反应转化率。

气体扩散反应器气体循环示意图

气体扩散多相连续催化反应平台原理示意图

气体扩散循环器为原料气氛提供循环动力，可将携带水汽的原料气氛送达至搭载光催化剂的多孔疏水气体扩散层参与气-固非均相反应，同时，气体扩散循环器提供的外源动力也可将反应产物及时从光催化剂界面脱附，使反应活性位点重新暴露。气体扩散循环器亦可将未能及时参与反应的原料气氛，再次送达至搭载光催化剂的多孔疏水气体扩散层，再次参与气-固非均相反应，如此往复循环，使原料气氛更充分参与反应，提高反应转化率，充分考虑微观尺度下原料气氛在反应界面吸附-扩散-传递的有效性。

同一浓度标气循环10 min后，连续四次进样峰面积重复性

一体式电动升降光源为机身标配内置白光大功率LED光源，光谱范围400~800 nm，光源波段可更换、可调节、可定制。内置在机身内部可有效减少实验室占地空间，无需反复搬运且过多线路外露，电动升降设计可精细调节光源辐照距离。

大功率LED光源光谱图

模块化功能台具有可拓展性，可选配加热模块、底照式光电模块和温度控制传感模块，搭配不同规格气体扩散反应器以拓展不同的反应体系类型。

产品优势

应用反应类型

光催化反应：气-固相CO₂还原、合成氨、固氮、甲醛氧化、降解气体污染物（如VOCs、甲醛、NO_x和SO_x等）

规格参数

联系方式

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参考文献

[1] M. Cokoja, C. Bruckmeier, B. Rieger, W.A. Herrmann, F.E. Kühn, Transformation of carbon dioxide with homogeneous transition-metal catalysts: a molecular solution to a global challenge?, Angew Chem. Int. Ed., 2011, 50 8510-8537.

[2] Hai-Ning Wang, Yan-Hong Zou, Hong-Xu Sun, Yifa Chen , Shun-Li Lia, Ya-Qian Lan, Recent progress and perspectives in heterogeneous photocatalytic CO₂ reduction through a solid-gas mode, Coordination Chemistry Reviews, 2021,438, 213906