光催化實驗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光的電光源,其發出的光為連續光譜,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,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。
因此國內外的學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驗中,氙燈光源就經常出鏡。
常用設備有: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,但這并非意味著在需要紫外光的實驗中就沒氙燈的一席之地了。 PLS-SXE 300UV、PLS-SXE 300DUV、Microsolar 300(紫外加強型)氙燈光源就可以應用在偏重高能量紫外連續分布的研究中,比如模擬陽光中的紫外部分并做紫外加速實驗等,這3款設備就可以解決以往紫外光實驗中過于依賴汞燈光源的狀況,并實現了一臺光源同時具備研究紫外光和可見光的能力。 需要重點強調的是,紫外加強型的氙燈光源在紫外區的能量是連續分布的,并不像汞燈只有某幾個特征峰的線光譜。▶點擊了解氙燈更多詳情
除此之外,氙燈在近紅外光譜區(800 nm~1200 nm)有很強的能量分布,所以氙燈也可以作為紅外光源使用。
氙燈具備如下特點:
1.光譜形態接近太陽光譜
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.連續光譜
氙燈光源為連續光譜,當實驗中需要連續光譜時,選氙燈就非常合適。 不過氙燈光源可以通過濾光片、單色儀等配件實現窄帶波長的輸出,來用于量子效率的測量。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1500 mW/cm2,遠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驗中,能夠更好的促進反應的進行。 到這里,氙燈光源的特點就介紹完了,接下來一起來看看汞燈光源。
汞燈是利用汞放電時產生汞蒸氣獲得可見光的電光源,汞燈的光譜偏向于紫外區域,當一些實驗中的催化劑只有紫外光響應,沒有可見光響應時,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產生電子空穴對,才會有較好的光催化性能。 推薦設備: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。
汞燈可分為低壓汞燈、高壓汞燈和超高壓汞燈3種:
A、低壓汞燈點燃時汞蒸氣壓<1 atm,此時汞原子主要輻射波長為253.7 nm的紫外線。
B、高壓汞燈放電時波長253.7 nm的共振線(輻外光譜)被吸收,可見譜線強度增加,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,此外還輻射較強的365.0 nm的長波紫外線。
C、超高壓汞燈的工作時汞蒸氣壓>1 MPa,該燈從長波紫外到可見光都有很強的輻射,主要輻射波長在546.1 nm。
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