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光催化实验中常用到的氙灯光源和汞灯光源都有哪些?

行业动态 2022-01-07 283

氙灯是利用高气压或超高气压氙气的放电而发光的电光源,其发出的光为连续光谱,从200 nm~2000 nm都有能量分布,也就是说从紫外光到红外光的能量输出都是不间断的,尤其在可见光谱区,氙灯的能量分布特性和太阳光谱的能量分布特性极为相似。

因此国内外的学者常将氙灯作为太阳光的模拟光源,比如在光催化分解水制氢/氧/全分解水、CO₂还原、光降解等各类光催化实验中,氙灯光源就经常出镜。

常用设备有:泊菲莱科技的PLS-SXE 300PLS-SXE 300DMicrosolar 300氙灯光源

泊菲莱科技氙灯光源产品图.png

氙灯光谱中紫外的成分虽然没有汞灯强,但这并非意味着在需要紫外光的实验中就没氙灯的一席之地了。 PLS-SXE 300UV、PLS-SXE 300DUV、Microsolar 300(紫外加强型)氙灯光源就可以应用在偏重高能量紫外连续分布的研究中,比如模拟阳光中的紫外部分并做紫外加速实验等,这3款设备就可以解决以往紫外光实验中过于依赖汞灯光源的状况,并实现了一台光源同时具备研究紫外光和可见光的能力。 需要重点强调的是,紫外加强型的氙灯光源在紫外区的能量是连续分布的,并不像汞灯只有某几个特征峰的线光谱。▶点击了解氙灯更多详情

除此之外,氙灯在近红外光谱区(800 nm~1200 nm)有很强的能量分布,所以氙灯也可以作为红外光源使用。 

氙灯具备如下特点:

1.光谱形态接近太阳光谱 

在光谱图中,可以清楚的看到太阳光谱与氙灯光谱的相似程度,如果有更高的需求,氙灯光源还可以搭配全反射滤光片+AM 1.5G滤光片的形式来获得更高拟合度的太阳光谱。 

2.连续光谱 

氙灯光源为连续光谱,当实验中需要连续光谱时,选氙灯就非常合适。 不过氙灯光源可以通过滤光片、单色仪等配件实现窄带波长的输出,来用于量子效率的测量。目前泊菲莱科技在售的单色光滤光片共有15种,包含紫外、可见光区的常用波长。

滤光片.png

3.更高的光功率密度

氙灯光源在其出光口位置,光功率密度可达1500 mW/cm²,远高于太阳光的光功率密度100 mW/cm²,因此,氙灯光源在光催化实验中,能够更好的促进反应的进行。 到这里,氙灯光源的特点就介绍完了,接下来一起来看看汞灯光源。

汞灯是利用汞放电时产生汞蒸气获得可见光的电光源,汞灯的光谱偏向于紫外区域,当一些实验中的催化剂只有紫外光响应,没有可见光响应时,就可考虑采用汞灯作为光源来模拟紫外光,比如TiO₂只有在紫外光下才能被激发产生电子空穴对,才会有较好的光催化性能。 推荐设备:泊菲莱CHF-XM系列汞灯光源,有250 W和500 W两款可选。

CHF系列光源(汞灯).png

与氙灯不同的是,汞灯所发出的光其光谱为特征谱线,典型波长为254 nm、313 nm、550 nm等,汞灯的输出光谱与汞蒸气的填充压力有关。 

汞灯可分为低压汞灯、高压汞灯和超高压汞灯3种:

低压汞灯点燃时汞蒸气压<1 atm,此时汞原子主要辐射波长为253.7 nm的紫外线。

高压汞灯放电时波长253.7 nm的共振线(辐外光谱)被吸收,可见谱线强度增加,主要辐射的是404.7 nm、435.8 nm、546.1 nm和577.0~579.0 nm的可见谱线,此外还辐射较强的365.0 nm的长波紫外线。

超高压汞灯的工作时汞蒸气压>1 MPa,该灯从长波紫外到可见光都有很强的辐射,主要辐射波长在546.1 nm。

关于灯光源和汞灯光源的内容就介绍这么多,若有相关问题,可通过泊菲莱科技的官方微信(Perfectlight2002)、或致电400-1161-365随时咨询。

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