一、引言：光熱催化的技術瓶頸與雙光路設計的破局意義

      光熱催化作為融合光催化與熱催化優勢的前沿技術，通過光能轉化為熱能與化學能的協同作用，可在溫和條件下提升催化效率。然而，傳統單光路系統普遍存在光能利用率低、熱場分布不均、反應路徑調控能力有限等問題，嚴重制約了其在能源轉化、環境治理等領域的規?；瘧?。雙光路光熱催化系統通過創新性的光路設計，實現了光能的分級利用與熱 - 光場的精準耦合，為突破傳統技術瓶頸提供了全新解決方案，光熱催化研究進入 “精準調控” 的新階段。

二、雙光路系統的核心架構與協同機制

（一）系統設計原理與關鍵組件

      雙光路光學模塊：

      主光路：采用高功率寬譜光源（如氙燈、LED 陣列），聚焦于催化劑表面，提供光激發所需的能量（如電子 - 空穴對生成）。

      輔助光路：通過濾光片或波長選擇器，引入特定波段光（如近紅外光），精準調控催化劑局部熱效應，避免全局過熱。

      熱管理與反應腔設計：

      集成微通道熱沉、紅外測溫傳感器，實現反應溫度（±1℃）與熱場均勻性（偏差＜5%）的實時監測與調控。

（二）光 - 熱協同催化的科學機制

三、雙光路技術的突破性應用場景

（一）能源領域：高效產氫與 CO?轉化

      光熱協同分解水制氫：在雙光路系統中，主光路（紫外 - 可見光）激發 TiO?光生載流子，輔助光路（近紅外光）加熱至 200℃，實現產氫速率 3.2 mmol?g?1?h?1，較傳統單光路提升 2.8 倍。

      CO?甲烷化：采用雙光路驅動負載型 Pd/ZnO 催化劑，通過主光路（450nm）促進 CO?吸附活化，輔助光路（808nm）維持 250℃熱催化環境，CH?選擇性達 92%，轉化效率較熱催化提升 40%。

（二）環境治理：VOCs 降解與廢水處理

      揮發性有機物（VOCs）深度礦化：針對苯系物處理，雙光路系統通過主光路（365nm）激發催化劑表面羥基自由基（?OH），輔助光路（中紅外光）維持 150℃，實現甲苯降解率 99.5%，礦化率 98%，能耗降低 35%。

      染料廢水脫色：在雙光路協同作用下，g-C?N?催化劑對羅丹明 B 的降解速率達 0.23 min?1，較單一光催化或熱催化提升 5 倍以上。

四、技術挑戰與未來發展方向

（一）當前瓶頸問題

      光路耦合復雜度：雙光路同步調控需高精度光學元件，系統成本較單光路增加 20%-30%。

      催化劑適配性：傳統光催化劑與熱催化活性位點的協同機制仍需深入研究，如貴金屬納米顆粒在光熱協同下的燒結機理。

（二）前沿探索方向

      智能調控系統：引入機器學習算法，基于實時光譜與溫度數據，動態優化雙光路功率配比，實現反應效率自主優化。

      柔性器件集成：開發可穿戴式雙光路光熱催化模塊，應用于室內空氣凈化、便攜式能源設備等場景。

     理論計算突破：結合密度泛函理論（DFT）與分子動力學模擬，構建雙光路光熱催化的多尺度理論模型，指導催化劑設計。

五、結語：雙光路技術光熱催化產業化新征程

      雙光路光熱催化系統通過 “光能分級利用 + 熱場精準調控” 的創新范式，不僅突破了傳統催化技術的效率天花板，更開創了 “光 - 熱 - 催化” 多物理場協同的研究新維度。從基礎科學層面的反應機理解析，到能源與環境領域的規模化應用，該技術正推動催化化學向 “精準化、智能化” 方向演進。隨著光學工程、材料科學與計算技術的交叉融合，雙光路系統有望成為碳中和目標下，氫能制備、CO?轉化等關鍵技術的核心支撐，為全球能源與環境挑戰提供革命性解決方案。

產品展示

      SSC-DPTC雙光路光熱催化系統，適用于光熱協同催化、光催化催化劑的評價及篩選，可用于光催化的反應動力學、反應歷程等方面的研究。

      主要應用到高溫光熱催化反應，光熱協同催化，具體可用于半導體材料的合成燒結、催化劑材料的制備、催化劑材料的活性評價、光解水制氫、光解水制氧、二氧化碳還原、氣相光催化、甲醛氣體的光催化降解、VOCs、NOx、SOx、固氮等領域。

      SSC-DPTC雙光路光熱催化系統（<5MPa）為一套用于完成催化劑活性評價及篩選的固定床光熱反應裝置，適用于氣體、液體或氣液同時進料；氣固、液固、氣液固反應，能夠實現溫度、氣相流量、液相流量的自動控制，反應溫度能夠實現程序控制升溫（線性升溫），通過程序升溫設定實驗溫度的升溫時間和保溫時間，配合GC等分析儀器對不同壓力、溫度下的實驗產物進行階段性在線檢測分析。

   系統優勢：

     1) 系統中的減壓系統，可與反應氣鋼瓶直接連接，管路配有比例卸荷閥、高精度壓力表及壓力傳感器，所有溫度控制點、壓力監測點均配有超溫、超壓報警，自動聯鎖保護。

    2) 進料系統，通入不同的氣體時，可在流量系數表選擇或輸入對應的氣體流量系數，實現氣體種類的多樣性和準確性。

    3) 夾層控溫標氣模塊，耐壓管體內甲苯、乙醇等反應液體，通入反應氣或惰性氣體進入模塊，將ppm級的有效氣體帶入反應器中，通過水浴循環水機控制模塊溫度進而控制氣體的濃度；從而大大降低實驗成本，解決標氣貴的難題。

   4) 恒壓系統，配合低壓、高壓雙壓力系統使用，根據實驗壓力選擇對應的壓力系統，為催化劑提供穩定精準的、穩定的實驗環境。

   5) 系統控制全部采用PLC軟件自動化控制，實時監控反應過程，自動化處理數據，并提供全套實驗方案。屏幕采用工控觸屏PLC，可以根據需求隨時更改使用方案。鑫視科shinsco提供氣相色譜儀、液相色譜儀、電化學工作站、TPR、TPD、SPV、TPV、拉曼等測試分析儀器。

   6) 系統集進料系統、恒壓系統、穩流系統、預熱系統、反應系統、產物收集系統、PLC控制系統于一體。