光催化實(shí)驗(yàn)中常用到的氙燈光源和汞燈光源都有哪些?
氙燈是利用高氣壓或超高氣壓氙氣的放電而發(fā)光的電光源,其發(fā)出的光為連續(xù)光譜,從200 nm~2000 nm都有能量分布,也就是說從紫外光到紅外光的能量輸出都是不間斷的,尤其在可見光譜區(qū),氙燈的能量分布特性和太陽光譜的能量分布特性極為相似。
因此國內(nèi)外的學(xué)者常將氙燈作為太陽光的模擬光源,比如在光催化分解水制氫/氧/全分解水、CO₂還原、光降解等各類光催化實(shí)驗(yàn)中,氙燈光源就經(jīng)常出鏡。
常用設(shè)備有:泊菲萊科技的PLS-SXE 300、PLS-SXE 300D、Microsolar 300氙燈光源。
氙燈光譜中紫外的成分雖然沒有汞燈強(qiáng),但這并非意味著在需要紫外光的實(shí)驗(yàn)中就沒氙燈的一席之地了。 PLS-SXE 300UV、PLS-SXE 300DUV、Microsolar 300(紫外加強(qiáng)型)氙燈光源就可以應(yīng)用在偏重高能量紫外連續(xù)分布的研究中,比如模擬陽光中的紫外部分并做紫外加速實(shí)驗(yàn)等,這3款設(shè)備就可以解決以往紫外光實(shí)驗(yàn)中過于依賴汞燈光源的狀況,并實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)光源同時(shí)具備研究紫外光和可見光的能力。 需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是,紫外加強(qiáng)型的氙燈光源在紫外區(qū)的能量是連續(xù)分布的,并不像汞燈只有某幾個(gè)特征峰的線光譜。▶點(diǎn)擊了解氙燈更多詳情
除此之外,氙燈在近紅外光譜區(qū)(800 nm~1200 nm)有很強(qiáng)的能量分布,所以氙燈也可以作為紅外光源使用。
氙燈具備如下特點(diǎn):
1.光譜形態(tài)接近太陽光譜
在光譜圖中,可以清楚的看到太陽光譜與氙燈光譜的相似程度,如果有更高的需求,氙燈光源還可以搭配全反射濾光片+AM 1.5G濾光片的形式來獲得更高擬合度的太陽光譜。
2.連續(xù)光譜
氙燈光源為連續(xù)光譜,當(dāng)實(shí)驗(yàn)中需要連續(xù)光譜時(shí),選氙燈就非常合適。 不過氙燈光源可以通過濾光片、單色儀等配件實(shí)現(xiàn)窄帶波長的輸出,來用于量子效率的測(cè)量。目前泊菲萊科技在售的單色光濾光片共有15種,包含紫外、可見光區(qū)的常用波長。
3.更高的光功率密度
氙燈光源在其出光口位置,光功率密度可達(dá)1500 mW/cm2,遠(yuǎn)高于太陽光的光功率密度100 mW/cm2,因此,氙燈光源在光催化實(shí)驗(yàn)中,能夠更好的促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。 到這里,氙燈光源的特點(diǎn)就介紹完了,接下來一起來看看汞燈光源。
汞燈是利用汞放電時(shí)產(chǎn)生汞蒸氣獲得可見光的電光源,汞燈的光譜偏向于紫外區(qū)域,當(dāng)一些實(shí)驗(yàn)中的催化劑只有紫外光響應(yīng),沒有可見光響應(yīng)時(shí),就可考慮采用汞燈作為光源來模擬紫外光,比如TiO₂只有在紫外光下才能被激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對(duì),才會(huì)有較好的光催化性能。 推薦設(shè)備:泊菲萊CHF-XM系列汞燈光源,有250 W和500 W兩款可選。
與氙燈不同的是,汞燈所發(fā)出的光其光譜為特征譜線,典型波長為254 nm、313 nm、550 nm等,汞燈的輸出光譜與汞蒸氣的填充壓力有關(guān)。
汞燈可分為低壓汞燈、高壓汞燈和超高壓汞燈3種:
A、低壓汞燈點(diǎn)燃時(shí)汞蒸氣壓<1 atm,此時(shí)汞原子主要輻射波長為253.7 nm的紫外線。
B、高壓汞燈放電時(shí)波長253.7 nm的共振線(輻外光譜)被吸收,可見譜線強(qiáng)度增加,主要輻射的是404.7 nm、435.8 nm、546.1 nm和577.0~579.0 nm的可見譜線,此外還輻射較強(qiáng)的365.0 nm的長波紫外線。
C、超高壓汞燈的工作時(shí)汞蒸氣壓>1 MPa,該燈從長波紫外到可見光都有很強(qiáng)的輻射,主要輻射波長在546.1 nm。
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