一种冷等离子体高温拉曼池的制作方法

本发明涉及拉曼池，具体涉及一种冷等离子体高温拉曼池。

背景技术：

1、拉曼光谱技术是一种基于拉曼散射效应的无损分析技术，能够提供分子振动能级的指纹信息，已成为研究材料表面化学、催化反应中间体及材料相变等过程的重要工具。为了实现真实反应条件下的观测，发展高温原位拉曼光谱技术显得尤为重要。目前，商品化的高温原位反应池通常采用电阻加热棒或加热炉对样品进行加热，以实现对催化材料在热催化过程中表面结构变化的原位研究。

2、另一方面，等离子体催化作为一门新兴的技术，将低温等离子体与异相催化相结合，为在相对温和条件下活化惰性分子（如ch4、co2、n2）提供了新的途径。该技术的核心科学问题在于理解等离子体产生的活性物种（如激发态分子、离子、自由基）与催化剂表面之间的协同作用机制。然而，当前对等离子体催化机理的研究严重依赖反应后的离线表征，缺乏在反应过程中对催化剂表面状态、吸附物种及瞬态中间体进行实时、原位监测的有效手段。

3、常规高温拉曼反应池不具备产生稳定、均匀等离子体的功能；而常规等离子体反应器则缺乏精确控温系统以及与拉曼光学系统兼容的原位光学窗口和光路设计。如何在一个反应腔内集成加热、等离子体激发与原位光学探测三种功能，并确保各功能模块协同工作而不相互干扰，是首要技术难题。

4、反应腔体的设计需同时满足高温下的结构稳定性、等离子体放电所需的特定气氛与电极配置、以及光学通路的无障碍性。此外，反应器材质需能耐受高温、等离子体侵蚀，并保持良好的光学特性。现有技术中缺乏能够满足上述综合要求的集成化设计方案。

5、因此，现有技术中尚缺少一种能够模拟真实等离子体催化反应条件，同时具备可控温度环境，并能在该条件下实现对催化剂表面进行高信噪比、原位拉曼光谱表征的专用系统。这一技术空白严重制约了人们对等离子体-催化剂协同作用机理的深入理解和高性能催化剂的设计开发。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种冷等离子体高温拉曼池，解决了背景技术中提到的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种冷等离子体高温拉曼池，包括：主池体，其内部中部开设有反应腔；水冷底座，其平齐嵌入于主池体的底面；等离子体发生装置，其整体安装于反应腔的中部；等离子体发生装置包括陶瓷法兰底座，陶瓷法兰底座的表面中部固设有陶瓷中心管，陶瓷中心管的内部插入有圆柱高压电极；陶瓷中心管的外部同心间隔套装有陶瓷加热管，陶瓷加热管与陶瓷中心管之间留有加热间隙；陶瓷加热管的顶部外侧套装有环形低压电极；陶瓷加热环与陶瓷保护套之间的空隙处填充有隔热材料；陶瓷样杯，其插入于加热间隙内且搭接于环形低压电极上，陶瓷中心管与陶瓷加热管内外双级定位陶瓷样杯；外电极，其水平安装于主池体的侧面，外电极的内端伸入于反应腔内；石英窗片，其盖合于主池体的顶部；盖板，其盖合于石英窗片的顶部且通过螺钉固定连接主池体。

4、进一步的，所述水冷底座包括底板，底板的中部开设有配合孔，底板的表面边缘处设有水冷环，水冷环的两端对称连接外伸座，外伸座的端部连接水冷接头。

5、进一步的，所述主池体的底面开设有装配环槽，装配环槽的两端连接有外伸缺口，主池体的底面中心处设有对接块；水冷环嵌入于装配环槽内，外伸座嵌入于外伸缺口内，对接块配合插入于配合孔内。

6、进一步的，所述主池体呈矩形，主池体的外周四个侧面分别为第一侧面、第二侧面、第三侧面以及第四侧面，第一侧面与第三侧面相对设置，第一侧面处安装有外电极，第三侧面处设有电极引线接头和加热引线接头，第二侧面处设有气路接口。

7、进一步的，所述反应腔的底面中部开设有走线腔，走线腔的两端对称设有走线直槽，走线直槽的两头分别朝向第一侧面和第三侧面。

8、进一步的，所述陶瓷法兰底板的表面开设有圆槽，圆槽的内径与陶瓷保护套的外径相同，陶瓷法兰的内部开设有走线孔。

9、进一步的，所述圆柱高压电极的上段外径大于下段外径，圆柱高压电极的上端止挡于陶瓷中心管的顶部，圆柱高压电极的下段贯穿陶瓷中心管且伸入于走线腔内。

10、进一步的，所述陶瓷加热管的高度大于陶瓷中心管的高度，环形低压电极的底面开设有适配陶瓷加热管顶端的环槽，环形低压电极的内径与陶瓷加热管的内径相同。

11、进一步的，所述陶瓷样杯包括主管体，主管体插入于加热间隙内，主管体的内部底面开设有下对接腔，圆柱高压电极的上段和陶瓷中心管伸入于下对接腔内，主管体的顶部中部设有中心凸台，中心凸台的外周为存放样品的样品环腔，主管体的顶端外周设有搭接环。

12、进一步的，所述陶瓷保护套的侧面对称开设有易于取出陶瓷样杯的取料缺口。

13、本发明提供了一种冷等离子体高温拉曼池。与现有技术相比，具备以下有益效果：

14、将电阻加热系统、低温等离子体发生系统与拉曼光学检测系统三个独立的功能模块，通过独特的反应腔体结构设计进行了一体化集成，实现在等离子体和高温共同作用下对样品的研究观察，实时、原位地捕捉催化剂表面的分子结构变化、反应中间体的生成与消耗、以及活性位点的动态演化。并且整个拉曼池结构紧凑，易于组装，各模块拆卸简易，可以同时满足一种或多种测试环境要求。

1.一种冷等离子体高温拉曼池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种冷等离子体高温拉曼池，其特征在于：所述水冷底座包括底板，底板的中部开设有配合孔，底板的表面边缘处设有水冷环，水冷环的两端对称连接外伸座，外伸座的端部连接水冷接头。

3.根据权利要求2所述的一种冷等离子体高温拉曼池，其特征在于：所述主池体的底面开设有装配环槽，装配环槽的两端连接有外伸缺口，主池体的底面中心处设有对接块；水冷环嵌入于装配环槽内，外伸座嵌入于外伸缺口内，对接块配合插入于配合孔内。

4.根据权利要求1所述的一种冷等离子体高温拉曼池，其特征在于：所述主池体呈矩形，主池体的外周四个侧面分别为第一侧面、第二侧面、第三侧面以及第四侧面，第一侧面与第三侧面相对设置，第一侧面处安装有外电极，第三侧面处设有电极引线接头和加热引线接头，第二侧面处设有气路接口。

5.根据权利要求1所述的一种冷等离子体高温拉曼池，其特征在于：所述反应腔的底面中部开设有走线腔，走线腔的两端对称设有走线直槽，走线直槽的两头分别朝向第一侧面和第三侧面。

6.根据权利要求1所述的一种冷等离子体高温拉曼池，其特征在于：所述陶瓷法兰底板的表面开设有圆槽，圆槽的内径与陶瓷保护套的外径相同，陶瓷法兰的内部开设有走线孔。

7.根据权利要求1所述的一种冷等离子体高温拉曼池，其特征在于：所述圆柱高压电极的上段外径大于下段外径，圆柱高压电极的上端止挡于陶瓷中心管的顶部，圆柱高压电极的下段贯穿陶瓷中心管且伸入于走线腔内。

8.根据权利要求1所述的一种冷等离子体高温拉曼池，其特征在于：所述陶瓷加热管的高度大于陶瓷中心管的高度，环形低压电极的底面开设有适配陶瓷加热管顶端的环槽，环形低压电极的内径与陶瓷加热管的内径相同。

9.根据权利要求1所述的一种冷等离子体高温拉曼池，其特征在于：所述陶瓷保护套的侧面对称开设有易于取出陶瓷样杯的取料缺口。