发明内容

解决的技术问题：

本发明搭建的原位和准原位多相催化电子顺磁共振平台用以补充和完善现有仪器平台，使现有电子顺磁共振波谱仪具备原位(温度≤250℃)和准原位(温度>250℃)多相催化(一种或多种反应气体，反应压力小于10MPa)测试功能。该原位和准原位多相催化电子顺磁共振平台的建成将为探索原位实验或工况条件下催化剂活性位的研究提供强有力支持(如，顺磁活性金属的价态变化，氧空位的产生和淬灭等)。

技术方案：

一种原位和准原位多相催化电子顺磁共振平台，所述原位和准原位多相催化电子顺磁共振平台有原位测试与准原位测试两种模式。所述原位测试模式下的多相催化电子顺磁共振平台由配气系统装置和原位反应池装置两部分构成，其中配气系统装置由多组进气管路，一组总路卸荷阀，电子压力计和测温点以及一组排气管路构成，每组进气管路分别由外接钢瓶、减压器、过滤器、针阀、球阀、电子压力计，质量流量计或转子流量计等气体计量装置和单向阀组成，排气管路由测温点，背压阀和排空管路组成；所述原位反应池装置由两个球阀或针阀、过滤器、双层玻璃套管，外部光源和电子顺磁共振波谱仪谐振腔构成。所述准原位测试模式下的多相催化电子顺磁共振平台由配气系统装置和准原位反应池装置两部分构成，其中配气系统装置与原位测试模式下的配气系统装置相同，反应池装置由两个球阀或针阀、过滤器、双层玻璃套管，测温点以及可以进行光照/加热的反应炉构成。

作为本发明的一种优选技术方案：所述多组进气管路的每一路各通入一种多相催化反应所需的反应气(纯气或者混合气)，反应气由外接钢瓶提供，利用减压器调节钢瓶分压，通过背压阀对体系压力进行调节，接入过滤器去除气体中的微小颗粒以保护质量流量计或转子流量计等气体计量装置，后接针阀用以缓慢调节进入质量流量计或转子流量计等气体计量装置的气流量以避免大气流冲击损害质量流量计或转子流量计等气体计量装置；针阀后接电子压力计精确测定进入质量流量计或转子流量计等气体计量装置的压力，通过质量流量计或转子流量计等气体计量装置调控通过气路的气流量，加装单向阀控制气流方向以防止反应气返混造成气路污染或配气不准。

作为本发明的一种优选技术方案：所述多组进气管路的每一路均可通过配气系统的显示器面板、电脑终端或者仪表的操作面板来调控质量流量计或转子流量计等气体计量装置，从而实现对气体组分流量的精准控制。所述进气管路可为一组或多组。

作为本发明的一种优选技术方案：多组进气管路汇总于一组总路，其中卸荷阀用于防止体系压力过高带来的风险，背压阀用于调节系统压力，电子压力计测定体系压力。

作为本发明的一种优选技术方案：反应池装置后接一组排气管路，具有排出反应后气体和调节体系压力的作用。如为常压操作，调节背压阀至常压状态；如需进行加压操作，调节背压阀至体系达到所需要的反应压力即可。

作为本发明的一种优选技术方案：所述原位反应池装置接于进气管总路后并置于电子顺磁共振波谱仪谐振腔内，外置光源以满足原位多相光催化反应需求；两个球阀或针阀用以确保反应池独立存在时的内部密封环境。反应池为双层玻璃套管，材质选择石英，外径根据腔体内径进行设计。如需较高反应压力，需增加石英反应池壁厚。反应气体可从套管外管流入，在与催化剂充分接触后，经双层套管内侧的小直径石英管流出体系，也可由双层套管内侧的小直径石英管流入反应池，在与催化剂充分接触后从套管外管流出体系。反应池下部可通入加热气体对反应进行加热，温度最高可达250℃。

作为本发明的一种优选技术方案：所述准原位反应池装置接于进气管总路后，于电子顺磁共振波谱仪外部进行准原位反应。所述准原位反应池为双层玻璃套管，材质选择石英，外径根据腔体内径进行设计，用于反应温度高于250℃的反应体系，在电子顺磁共振波谱仪外部进行准原位反应后，关闭两端球阀或针阀(4-2、4-3)，密闭反应管进出口端以避免和空气接触，然后再放入电子顺磁共振波谱仪的腔体内进行测试。

作为本发明的一种优选技术方案：所述原位和准原位多相催化电子顺磁共振平台可通过控制反应气及对体系进行加热或光照等操作，原位表征常压至加压状态下的反应体系电子顺磁共振信号变化，明确体系反应机理；对于无法满足电子顺磁共振波谱仪仪器条件的反应体系(反应温度>250℃)，可利用所述装置对反应体系进行准原位操作，实现不同体系要求下的电子顺磁信号表征，明确体系反应机理。

一种原位和准原位多相催化电子顺磁共振平台的使用方法为：

第一步：向双层玻璃套管内加入待测样品，使待测样品填充高度为～2.5cm，将双层玻璃套管置于反应炉中，球阀或针阀(4-2)前端与进气管总路连接，球阀或针阀(4-3)末端与排气管路连接。

第二步：打开外接钢瓶总阀，利用减压器对钢瓶压力进行初步调节，通过电子压力计准确读取减压后的气体压力，缓慢打开针阀(4-1)，在配气系统的显示器面板、仪器面板或者控制终端通过调节质量流量计或转子流量计等气体计量装置数值精准调控进气流量，调节背压阀来控制体系气体压力使其满足实验需要。

第三步：可以根据反应体系需求，调节背压阀选择排气管路为加压模式或常压模式。

第四步：对催化剂进行加热活化预处理。

第五步：关闭气路，断开球阀或针阀(4-2)与进气管总路及球阀或针阀(4-3)与排气管路处的连接，将双层玻璃套管竖直插入电子顺磁共振波谱仪谐振腔。

第六步：进行电子顺磁共振检测，得到催化剂活化后的电子顺磁共振波谱图。

第七步：重新连接球阀或针阀(4-2、4-3)至配气管路和排气管路，重复第二步与第三步操作，通入指定的一种或多种反应气体到双层玻璃套管，并通过顺磁共振仪器来对双层玻璃套管进行加热或外部光源进行光照测定原位条件下多相催化的电子顺磁共振波谱图。

第八步：若反应所需温度>250℃，反应池在第六步后放回反应炉中重新连接球阀或针阀(4-2、4-3)至配气管路和排气管路，并进行加热/光照反应，反应结束后关闭球阀或针阀(4-2、4-3)，断开球阀或针阀(4-2、4-3)和配气管路、排气管路之间的链接，将双层玻璃套管竖直插入电子顺磁共振波谱仪谐振腔进行电子顺磁共振检测。

作为本发明的一种优选技术方案：若催化反应不需通入气体，可在活化后断开球阀或针阀(4-2、4-3)并直接利用所述双层玻璃套管进行电子顺磁共振检测，得到电子顺磁共振波谱图。

有益效果：

1、所述的原位和准原位多相催化电子顺磁共振平台可通过打开进气管路与排气管路阀门，利用配气系统的显示器面板、仪器面板或者控制终端调节质量流量计或转子流量计等气体计量装置，实现对气体组分流量的精准控制和实时切换，实现稳流反应气体条件下的连续反应，具有操作简单，气体流通性强，气体组分可控，体系压力稳定的优势。

2、通过改变外接钢瓶，气体种类可以根据所要测试的反应体系灵活选择，能够满足多种气氛条件下的原位或准原位反应。

3、本发明所述的配气系统装置占用空间较小，能够实现便携的优点，极大提升配气系统使用优势，可以随时满足常规测试和原位测试的要求。

4、所述的原位和准原位多相催化电子顺磁共振平台可以实现原位(反应温度≤250℃)/准原位(反应温度>250℃)光照或加热的实验条件，反应体系的压力<10MPa。