[发明专利]一种用于不同扩散距离催化反应气相中间产物的原位探测装置

摘要

本发明涉及一种用于不同扩散距离催化反应气相中间产物的原位探测装置。包括依次连接的催化反应器、电离腔和质谱仪；催化反应器包括主腔体、石英反应器、热电偶、三通管和直推直线导入器；主腔体包括束源室、石英套管、管式加热圈和固定架；石英反应器包括管帽和石英反应器主体；石英反应器主体包括石英反应管、样品腔、石英砂芯块和热电偶套管。工作时，在石英反应器主体的样品腔中加入催化剂颗粒；在低压至高压条件下，样品腔中的催化剂颗粒被加热至反应温度，反应物气体经过直推直线导入器，再经过石英反应管与样品腔中的催化剂颗粒接触，发生催化反应，反应产物经取样锥形成分子束进入电离腔，再传递至质谱仪，实现确定产物离子的质量数。

主权项

1.一种用于不同扩散距离催化反应气相中间产物的原位探测装置，包括依次连接的催化反应器（1）、电离腔（2）和质谱仪（3），其特征在于：所述催化反应器（1）包括主腔体、石英反应器、热电偶（13）、三通管（14）和直推直线导入器（15）；所述主腔体包括短圆桶状的束源室（112）、石英套管（114）、管式加热圈（115）和固定架（116），束源室（112）的轴向一端为法兰端，轴向另一端的密封面（1125）连接着石英套管（114）一端，使束源室（112）和石英套管（114）轴向贯通，束源室（112）和石英套管（114）轴向贯通的内部空间构成反应室；所述固定架（116）同轴套设在石英套管（114）上；束源室（112）的径向两侧分别连通着抽气管（1121）、气压测量管（1122）；石英套管（114）的另一端连接着三通管（14）的第一端口，石英套管（114）和三通管（14）轴向贯通；所述管式加热圈（115）套设在石英套管（114）上；所述石英反应器包括管帽（121）和石英反应器主体；所述石英反应器主体包括石英反应管（123）、样品腔（124）、石英砂芯块（126）和热电偶套管（127）；所述石英反应管（123）的一端为工作端，另一端为导入端；所述石英砂芯块（126）配合设于石英反应管（123）的工作端内，石英反应管（123）的工作端端面和石英砂芯块（126）之间的空腔形成样品腔（124）；所述热电偶套管（127）位于石英反应管（123）内，热电偶套管（127）的一端对应连接着石英砂芯块（126），另一端伸至与导入端对应的石英反应管（123）的管壁外部；热电偶（13）的一端插设于热电偶套管（127）内，且热电偶（13）呈螺旋状绕设于直推直线导入器（15）的导气管（158）上，热电偶（13）的另一端由三通管（14）上的热电偶引出端口（143）引出；所述管帽（121）一端封闭另一端敞口，管帽（121）的封闭端面上均匀开设有筛孔（1211），管帽（121）的敞口端活动连接着石英反应管（123）的工作端；石英反应器位于轴向贯通的石英套管（114）和三通管（14）内；还包括直推直线导入器（15）；直推直线导入器（15）通过法兰连接着三通管（14）第二端口，直推直线导入器（15）的导气管转接头（152）的轴向端部和石英反应管（123）的导入端连接；通过直推直线导入器（15）实现石英反应器在石英套管（114）和三通管（14）内移动；工作时，在石英反应器主体的样品腔（124）中加入催化剂颗粒（122）；电离腔（2）下方的取样锥（4）位于束源室（112）内；做低压实验时束源室（112）径向一侧的抽气管（1121）连接着真空泵，对反应室进行抽真空使其保持在低压条件，做高压实验时抽气管（1121）连接着背压阀，使反应室保持在高压条件，另一侧的气压测量管（1122）连接着真空规，测量反应室中的实际压力；管式加热圈（115）加热至设定温度，石英反应器主体的样品腔（124）中的催化剂颗粒（122）被加热至反应温度；反应物气体经过直推直线导入器（15）的导气管（158），再经过石英反应管（123）与样品腔（124）中的催化剂颗粒（122）接触，发生催化反应，反应产物从管帽（121）上的筛孔（1211）流出，经取样锥（4）形成分子束进入电离腔（2），再传递至质谱仪（3），通过质谱仪（3）来确定产物离子的质量数；通过上下移动直推直线导入器（15）的导气管（158），从而改变样品腔（124）中的催化剂颗粒（122）与取样锥（4）之间距离，从而实现不同扩散距离催化反应气相中间产物的原位探测。