在光化学反应釜中,光源的选择需综合考虑反应机理、光谱匹配性、能效及成本等因素。汞灯、LED、氙灯各有优劣,适配策略如下:
汞灯适配策略
汞灯以高强度紫外光输出为特点,适用于需强紫外激发的反应(如光降解、光催化氧化)。其光谱集中在254nm、365nm等特定波长,匹配性强,但能耗高且寿命较短。策略:优先用于紫外响应明确的反应体系,需配备冷却系统以应对热效应,并定期更换光源以维持光强稳定性。
LED适配策略
LED光源单色性好、能效高,支持波长定制(如365nm、450nm),适用于窄带光响应的反应(如光催化分解水、光聚合)。其冷光源特性可避免热效应干扰,寿命长达数万小时。策略:适用于对光谱纯度要求高的实验,尤其适合小规模、长周期反应,需注意其光强上限可能低于汞灯/氙灯。
氙灯光源适配策略
氙灯光谱覆盖紫外至近红外(200-2500nm),与太阳光相似,适用于模拟自然光或宽谱响应的反应(如光催化全解水、光敏剂测试)。其高亮度与稳定性可满足中大型反应釜需求。策略:适用于多波长协同作用的反应体系,需通过滤光片优化光谱,并控制照射距离以平衡光强与均匀性。
综合匹配建议
反应类型优先:紫外响应选汞灯,窄带光需求选LED,宽谱或模拟自然光选氙灯。
能效与成本:LED能效最高但初期成本高,汞灯能效低但耗材成本低,氙灯平衡两者。
安全性:汞灯含汞需环保处理,LED与氙灯更环保。
扩展性:LED与氙灯支持波长/光强调制,适合多参数优化研究。