阅读说明：本技术 气相光反应检测装置及其反应检测方法 (Gas phase photoreaction detection device and photoreaction detection method thereof ) 是由 付毅 陈为 冯光辉 李桂花 宋艳芳 董笑 魏伟 孙予罕 于 2019-01-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种气相光反应检测装置及其检测方法,该装置包括：水蒸气混合装置,用于将反应气与水蒸气混合,形成混合气；光反应装置,用于将混合气光催化转化；反应产物检测装置,用于在线检测所述光催化转化的产物；水蒸气混合装置、光反应装置及反应产物检测装置依次连通。该装置具有操作简便的优点从整个装置的结构来看,结构设计简单,反应方便,操作简单,易于拆卸；从反应产物的检测来看,整个装置对反应速率和过程都有很好的促进作用,整个反应过程中反应气体以均匀、稳定的流量以及均匀稳定的温度进行反应,从而获得精确的光催化转化作用下催化剂的反应速率,对整个光催化转化反应具有重要意义。(The invention provides a gas phase photoreaction detection device and a detection method thereof, wherein the device comprises: the water vapor mixing device is used for mixing the reaction gas with the water vapor to form mixed gas; the light reaction device is used for carrying out photocatalytic conversion on the mixed gas; a reaction product detection device for detecting the product of the photocatalytic conversion on line; the water vapor mixing device, the light reaction device and the reaction product detection device are communicated in sequence. The device has the advantages of simple and convenient operation, and has simple structural design, convenient reaction, simple operation and easy disassembly from the structural point of view of the whole device; from the detection of reaction products, the whole device has good promotion effect on the reaction rate and the reaction process, and the reaction gas reacts at uniform and stable flow and uniform and stable temperature in the whole reaction process, so that the reaction rate of the catalyst under the action of accurate photocatalytic conversion is obtained, and the device has important significance on the whole photocatalytic conversion reaction.)

气相光反应检测装置及其反应检测方法

技术领域

本发明涉及化学工艺及装置领域，特别是涉及一种气相光反应检测装置及其反应检测方法。

背景技术

目前，环境问题和能源短缺等问题难以解决，越来越多研究着眼于能源的合理和有效利用，而对于清洁能源的大力投资，使得环境友好型的燃料备受关注，如三大化石燃料之一的天然气和现阶段不断开发的可燃冰。然而，作为天然气和可燃冰的主要成分，甲烷是公认的温室气体，另外甲烷的运输问题还不能得到很好的解决。因此，如何将甲烷催化转化成高能量密度值的化学品成为研究的重点。二氧化碳作为最重要的温室气体，其引发的全球气候变暖及生态问题是人类可持续发展的严峻挑战。

对于甲烷而言，传统转化有许多缺点，如：反应条件苛刻(需要高温高压)、甲烷低转化率、反应容易过氧化使得产物中CO₂比例较高、C₂及以上产物的选择性较低等问题。所以，人们将目光转向光催化转化甲烷。对于二氧化碳而言，在实际应用中，因为二氧化碳是典型的直线型分子，化学结构极为稳定而难以被活化，将其转化和利用需要苛刻的反应条件，传统催化的转化量微乎其微。而目前主要的研究热点依然在于热催化方面，光催化方面研究相对较少。

所以有必要提出一种气相光反应检测装置及其反应检测方法，以简单的装置结构设计，方便的操作实现对光催化反应过程的精确控制，对反应产物及时高效精确的检测，从而精确测量催化剂的性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气相光反应检测装置及其反应检测方法，所述气相光反应检测装置结构设计简单，反应方便，操作简单，易于拆卸，对反应产物的检测及时高效且精确。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种气相光反应检测装置，所述气相光反应检测装置至少包括：

水蒸气混合装置，用于将反应气与水蒸气混合，形成混合气；

光反应装置，用于将所述混合气光催化转化；

反应产物检测装置，用于在线检测所述光催化转化的产物；

所述水蒸气混合装置、所述光反应装置及所述反应产物检测装置依次连通。

可选地，所述气相光反应检测装置还包括反应气承载装置，用于承载并提供所述反应气，所述反应气承载装置、所述水蒸气混合装置、所述光反应装置及所述反应产物检测装置依次连通。

进一步地，所述反应气承载装置包括反应气存储单元、气体积流量计、单向阀及气体导管，所述反应气存储单元通过所述气体导管与所述气体积流量计连通，所述气体积流量计通过所述气体导管与所述单向阀连通，所述单向阀通过所述气体导管与所述水蒸气混合装置连通。

可选地，所述水蒸气混合装置包括密闭的装水容器、恒温水槽及气体导管，所述密闭的装水容器设有进口和出口，所述反应气通过所述气体导管且经所述密闭的装水容器的所述进口进入所述密闭的装水容器中，所述密闭的装水容器的出口经所述气体导管与所述光反应装置连通，所述密闭的装水容器放置于所述恒温水槽中。

进一步地，所述光反应装置包括反应器、催化剂放置区、恒温水槽、气体导管及光源，所述反应器设有进口和出口，所述催化剂放置区设于所述反应器的内部，所述光源设于所述反应器的垂直上方，所述密闭的装水容器的出口经所述气体导管与所述反应器的所述进口连通，所述反应气光催化转化后的所述产物经所述反应器的所述出口和所述气体导管与所述反应产物检测装置连通，所述反应器放置于所述恒温水槽中。

进一步地，所述催化剂放置区部分表面或全部表面设有催化剂涂层。

可选地，所述反应产物检测装置包括气相色谱。

本发明还提供一种气相光反应检测方法，采用上述任一项所述的甲烷气相光反应检测装置，包括如下步骤：

1)将反应气通入所述水蒸气混合装置中，使所述反应气与水蒸气混合，得到混合气；

2)将所述混合气通入所述光反应装置中，在光照和催化剂的条件下对所述混合气进行催化转化，得到催化转化的产物；

3)将所述产物通入所述反应产物检测装置中，对所述产物进行检测。

可选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)步骤1)中，所述反应气包括二氧化碳或甲烷；

2)步骤1)中，所述反应气的体积浓度介于95.0％-100％之间；

3)步骤1)中，所述反应气的的流速介于0.1mL/min-200mL/min之间；

4)步骤1)中，所述水蒸气混合装置中的水的温度介于10℃-90℃之间；

5)步骤1)中，所述水放置于所述密闭的装水容器中，所述密闭的装水容器放置于所述恒温水槽中，所述恒温水槽的温度介于10℃-90℃之间；

6)步骤2)中，所述光照的光源包括氙灯光源、太阳光光源或LED灯光源；

7)步骤2)中，所述光照的光照时间介于10min-30h之间；

8)步骤2)中，所述催化剂放置于所述催化剂放置区，所述催化剂放置区设于所述反应器内，所述反应器放置于所述恒温水槽中，所述恒温水槽的温度介于10℃-90℃之间。

如上所述，本发明的气相光反应检测装置及其反应检测方法，具有操作简便的优点从整个装置的结构来看，结构设计简单，反应方便，操作简单，易于拆卸；从反应产物的检测来看，整个装置对反应速率和过程都有很好的促进作用，整个反应过程中反应气体以均匀、稳定的流量以及均匀稳定的温度进行反应，从而获得精确的光催化转化作用下催化剂的反应速率，对整个光催化转化反应具有重要意义。

附图说明

图1显示为本发明的气相光反应检测装置的示意图。

图2显示为本发明的气相光反应检测装置的检测方法流程图。

元件标号说明

1 反应气承载装置

11 反应气存储单元

12 气体积流量计

13 单向阀

2 水蒸气混合装置

21 密闭的装水容器

211 进口

212 出口

22 恒温水槽

3 光反应装置

31 反应器

311 进口

312 出口

32 催化剂放置区

33 恒温水槽

34 光源

4 反应物检测装置

S1～S3 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1及图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种气相光反应检测装置，所述气相光反应检测装置至少包括：

水蒸气混合装置2，用于将反应气与水蒸气混合，形成混合气；

光反应装置3，用于将所述混合气光催化转化；

反应产物检测装置4，用于在线检测所述光催化转化的产物；

所述水蒸气混合装置2、所述光反应装置3及所述反应产物检测装置4依次连通。

本发明的气相光反应检测装置，通过将所述水蒸气混合装置2、所述光反应装置3及所述反应产物检测装置4依次连通，可实现对光催化转化的产物及时高效且精确的检测；另外，该检测装置结构设计简单，且可方便实现光催化转化过程，装置操作简单，易于拆卸。

如图1所示，作为示例，所述气相光反应检测装置还包括反应气承载装置1，用于承载并提供所述反应气，所述反应气承载装置1、所述水蒸气混合装置2、所述光反应装置3及所述反应产物检测装置4依次连通。作为该示例的优选示例，所述反应气承载装置1包括反应气存储单元11、气体积流量计12、单向阀13及气体导管，所述反应气存储单元11通过所述气体导管与所述气体积流量计12连通，所述气体积流量计12通过所述气体导管与所述单向阀13连通，所述单向阀13通过所述气体导管与所述水蒸气混合装置2连通。采用所述气体积流量计12可使所述反应气存储单元11中的所述反应气均匀、稳定的以一定的流量流进所述水蒸气混合装置2中。采用所述单向阀13可以有效的控制所述反应气的流向，防止所述反应气向所述反应气存储单元11中回流，造成污染。

如图1所示，作为示例，所述水蒸气混合装置2包括密闭的装水容器21、恒温水槽22及气体导管，所述密闭的装水容器21设有进口211和出口212，所述反应气通过所述气体导管且经所述密闭的装水容器21的所述进口211进入所述密闭的装水容器21中，所述密闭的装水容器21的出口212经所述气体导管与所述光反应装置3连通，所述密闭的装水容器21放置于所述恒温水槽22中。采用所述恒温水槽22可以保证所述反应气在均匀稳定的温度(与恒温水槽22的温度基本一致的温度)环境下溶解与所述装水容器21中的水蒸气混合，形成温度均匀稳定的混合气。

如图1所示，作为示例，所述光反应装置3包括反应器31、催化剂放置区32、恒温水槽33、气体导管及光源34，所述反应器31设有进口311和出口312，所述催化剂放置区32设于所述反应器31的内部，所述光源34设于所述反应器31的垂直上方，所述密闭的装水容器21的出口211经所述气体导管与所述反应器31的所述进口311连通，所述反应气光催化转化后的所述产物经所述反应器31的所述出口312和所述气体导管与所述反应产物检测装置4连通，所述反应器31放置于所述恒温水槽33中。在所述光反应装置3中会对所述混合气进行光催化转化，然后所述反应产物检测装置4在线检测所述光催化转化的产物的浓度，最后通过计算获得催化剂的总反应速率，但是光源34照射进反应器31会引起反应器31内的温度升高，温度升高后会影响催化剂的催化性能，从而通过反应产物检测装置4得到的催化剂的总反应速率是光照和温度共同作用下的结果，从而无法获得光照与催化剂反应速率之间的对应关系，且光照对反应器31温度升高的影响随着光照强度、光照时间、反应器的体积等因素的不同，从而温度升高的值也不同，导致无法获得精确的催化剂反应速率与光照之间的对应关系。通过将所述反应器31放置于所述恒温水槽33中，保证所述反应器31在整个光催化转化过程中温度一致，即当光源34照射经反应器31中引起温度升高时，在恒温水槽33的作用下，可将反应器31的温度降低，以保证反应器31处于一个均匀稳定的温度，以此消除反应器31温度的变化对催化剂反应速率的影响，从而获得精确的催化剂反应速率与光照之间的对应关系。作为本示例的优选示例，所述催化剂放置区32部分表面或全部表面设有催化剂涂层。

作为示例，所述反应产物检测装置4包括气相色谱。

如图1及图2所示，本发明还提供一种气相光反应检测方法，所述检测方法采用如上所述的气相光反应检测装置进行检测，所述检测装置的性能、参数参见前述示例，此处不再赘述，仅对所述检测方法进行说明。所述检测方法包括步骤：

S1，将反应气通入所述水蒸气混合装置2中，使所述反应气与水蒸气混合，得到混合气；

S2，将所述混合气通入所述光反应装置3中，在光照和催化剂的条件下对所述混合气进行催化转化，得到催化转化的产物；

S3，将所述产物通入所述反应产物检测装置4中，对所述产物进行检测。

作为示例，所述检测方法还包括如下技术特征中的至少一项：

1)步骤S1中，所述反应气包括二氧化碳或甲烷；

2)步骤S1中，所述反应气的体积浓度介于95.0％-100％之间；

3)步骤S1中，所述反应气的的流速介于0.1mL/min-200mL/min之间，优选地，所述反应气的流速可介于0.1mL/min-1mL/min之间、1mL/min-2mL/min之间、2mL/min-5mL/min之间、5mL/min-10mL/min之间、10mL/min-100mL/min之间、100mL/min-180mL/min之间、180mL/min-200mL/min之间；

4)步骤S1中，所述水蒸气混合装置中的水的温度介于10℃-90℃之间，优选地，所述水蒸气混合装置中的水的温度可介于10℃-20℃之间、20℃-30℃之间、30℃-40℃之间、40℃-90℃之间；

5)步骤S1中，所述水放置于所述密闭的装水容器中，所述密闭的装水容器放置于所述恒温水槽中，所述恒温水槽22的温度介于10℃-90℃之间，优选地，所述恒温水槽22的温度可介于10℃-20℃之间、20℃-30℃之间、30℃-40℃之间、40℃-90℃之间；

6)步骤S2中，所述光照的光源包括氙灯光源、太阳光光源或LED灯光源；

7)步骤S2中，所述光照的光照时间介于10min-30h之间，优选地，所述光照的光照时间可介于10min-3h之间、3h-10h之间、10h-15h之间、15min-30h之间；

8)步骤S2中，所述催化剂放置于所述催化剂放置区，所述催化剂放置区设于所述反应器内，所述反应器放置于所述恒温水槽33中，所述恒温水槽33的温度介于10℃-90℃之间，优选地，所述恒温水槽的温度可介于10℃-20℃之间、20℃-30℃之间、30℃-40℃之间、40℃-90℃之间。

下面结合具体实施例对本发明的气相光反应检测装置及其检测方法进行进一步说明。

实施例1

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为甲烷，甲烷的体积流量计的流速为0.1mL/min，甲烷气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件3h下，甲烷气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体导管进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为50μmol(gcat)-1h-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

实施例2

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为甲烷，甲烷的体积流量计的流速为1mL/min，甲烷气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件3h下，甲烷气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体管道进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为60μmol(gcat)^-1h^-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

实施例3

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为甲烷，甲烷的体积流量计的流速为5mL/min，甲烷气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件3h下，甲烷气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体管道进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为65μmol(gcat)^-1h^-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

实施例4

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为甲烷，甲烷的体积流量计的流速为100mL/min，甲烷气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件3h下，甲烷气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体管道进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为40μmol(gcat)^-1h^-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

实施例5

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为甲烷，甲烷的体积流量计的流速为200mL/min，甲烷气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件3h下，甲烷气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体管道进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为35μmol(gcat)^-1h^-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

实施例6

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为甲烷，甲烷的体积流量计的流速为5mL/min，甲烷气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持10摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持10摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件3h下，甲烷气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体管道进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为55μmol(gcat)^-1h^-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

实施例7

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为甲烷，甲烷的体积流量计的流速为5mL/min，甲烷气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件30h下，甲烷气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体管道进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为30μmol(gcat)^-1h^-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

实施例8

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为二氧化碳，二氧化碳的体积流量计的流速为0.1mL/min，二氧化碳气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件3h下，二氧化碳气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体管道进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为78μmol(gcat)^-1h^-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

实施例9

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为二氧化碳，二氧化碳的体积流量计的流速为10mL/min，二氧化碳气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持20摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件3h下，二氧化碳气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体管道进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为60μmol(gcat)^-1h^-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

实施例10

使用上述气相光反应检测装置，设置反应气为二氧化碳，二氧化碳的体积流量计的流速为10mL/min，二氧化碳气体通过装水的两通密封螺口瓶，即进气的气体导管通入水中，出气的气体导管从水面上携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持10摄氏度不变，此时水蒸气的饱和蒸汽压固定不变。混合气携带水蒸气进入光反应装置，其中恒温水浴锅保持10摄氏度不变，催化剂在反应器中涂覆在玻璃片上，置于催化剂放置区，进气口处混合气直接吹在纳米二氧化钛催化剂表面，在氙灯光照条件3h下，二氧化碳气体和水蒸气(混合气)在催化剂表面反应，反应产物为一氧化碳，甲醇，乙醇等。反应后的气体通过反应器的出气口后经过气体管道进入检测反应产物的气相色谱进行检测。经过计算得到甲烷生成各反应产物的总反应速率为48μmol(gcat)^-1h^-1。通过实验过程可以看出，本发明装置具有设计简单，操作方便，对反应产物的检测及时高效的特点。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。