在能源与环境领域的研究中，光热催化技术因其能高效转化太阳能并驱动化学反应（如 CO₂还原、水分解制氢等）而备受关注。而光热催化评价装置作为研究该技术的核心设备，其性能直接影响实验数据的准确性与可靠性。动态光强 - 温度耦合控制技术的引入，为解决传统装置中光、热参数独立调控导致的反应条件模拟失真问题提供了关键方案，极大地推动了光热催化机理研究与催化剂性能优化。​

一、光热催化评价的核心需求：光与热的协同调控​

      光热催化反应的核心特征在于光能量与热能量的协同作用。一方面，光照不仅提供激发电子 - 空穴对的能量，还可能通过光热效应直接提升催化剂表面温度；另一方面，环境温度的变化会显著影响反应动力学速率与催化剂的活性稳定性。传统评价装置中，光强与温度多采用独立控制模式：例如通过氙灯调节光强，通过加热套控制反应区温度。这种模式存在两大缺陷：​

1. 温度测量偏差：催化剂表面实际温度受光热效应影响，可能与加热套设定温度存在显著差异（偏差可达数十甚至上百度），导致反应条件的误判；​

2. 动态响应滞后：当光强快速变化时（如模拟自然光照波动），温度控制系统难以实时跟进，无法模拟真实环境中光热参数的瞬态耦合关系。​

      因此，实现光强与温度的动态耦合控制，成为精准评价光热催化剂性能的关键前提。​

二、动态光强 - 温度耦合控制技术的实现路径​

      该技术通过多参数传感、实时反馈算法与协同执行机构的集成，构建光 - 热参数的闭环耦合调控系统，主要包括以下核心模块：​

1. 高精度传感单元​

      采用红外热像仪实时监测催化剂表面温度分布（空间分辨率可达微米级），结合光纤光谱仪采集入射光强与波长信息，同步获取反应区的光、热场数据，为调控提供精准输入。​

2. 智能算法驱动的反馈控制系统​

      基于采集的光强（I）与温度（T）数据，通过自适应 PID 算法或机器学习模型建立耦合关系模型（如 T = f (I, T₀)，其中 T₀为环境基础温度）。当设定目标反应条件（如特定光强下的目标温度）时，系统可自动计算光强调节量与加热功率的匹配关系，例如：若光强增加导致催化剂表面温度超出目标值，算法会实时降低加热套功率，同时微调光源输出，确保温度稳定在设定范围。​

3. 协同执行机构​

      光源模块（如可调功率氙灯、LED 阵列）与温度调节模块（如高精度加热台、半导体制冷器）通过同一控制总线联动，响应时间可缩短至毫秒级，确保在光强快速变化（如 0-1000 mW/cm² 的瞬态切换）时，温度波动控制在 ±0.5℃以内。​

三、技术优势：从 “模拟真实” 到 “精准调控”​

      动态光强 - 温度耦合控制技术的应用，为光热催化评价装置带来了革命性提升：​

1. 还原真实反应场景​

      可精准模拟自然环境中光强（如昼夜交替、云层遮挡）与温度的动态耦合关系，例如在模拟太阳光强从 500 mW/cm² 骤降至 200 mW/cm² 时，系统能在 1 秒内将催化剂表面温度稳定在预设的 300℃，真实反映催化剂在波动条件下的活性变化。​

2. 提升数据可靠性与重复性​

      消除了光热效应导致的温度偏差，使不同实验室、不同批次的实验数据具备可比性。例如，在评价 CO₂加氢催化剂时，传统装置可能因光热偏差导致产物选择性数据波动超过 10%，而耦合控制技术可将偏差控制在 3% 以内。​

3. 拓展研究维度​

      支持光热瞬态响应实验，如通过阶跃光强 - 温度脉冲测试，研究催化剂表面吸附物种的光热驱动脱附行为，为揭示 “光激发 - 热活化” 协同机理提供直接实验证据。​

四、实际应用场景与研究价值​

在具体研究中，该技术的应用已展现出显著成效：​

• 催化剂筛选与优化：在新型光热催化剂（如金属负载半导体、黑磷基复合材料）的性能评价中，通过动态耦合控制可精准对比不同光热条件下的催化活性，快速锁定最佳反应参数（如在光强 800 mW/cm²、温度 350℃时，某 Ni/SiC 催化剂的 CO₂甲烷化产率提升 40%）。​

• 反应机理研究：通过调控光强与温度的耦合节奏，观察中间产物（如 * COOH、*H）的生成速率变化，验证光热协同作用对反应路径的调控机制。​

• 工业应用模拟：模拟工业反应器中光热场的非均匀分布与动态波动，为催化剂的放大制备与反应器设计提供数据支撑。​

五、未来展望：智能化与多场耦合的深化​

      随着光热催化技术向实用化推进，动态光强 - 温度耦合控制技术将向更高精度、更智能化方向发展。例如，结合原位表征技术（如原位 Raman、XPS）实现 “光 - 热 - 化学物种” 的多场耦合调控，或通过数字孪生模型预测复杂光热条件下的催化反应趋势。这一技术的持续创新，将为光热催化从实验室研究走向工业化应用奠定坚实的技术基础。​

产品展示

      SSC-TPTC光热催化反应评价装置为系统研究光热催化反应提供了平台，采用石英导光柱直接将光源导入到催化剂表面，提升光+催化剂+反应物的接触面积，提升光热催化的效率，更好的评价催化剂的真实性能。

产品应用：

1.催化剂材料气氛烧结；催化剂材料的活性评价；

2.气固相光热催化反应；气体污染物的光热催化降解；

3.甲烷重整制氢；二氧化碳还原；甲烷/二氧化碳重整；甲烷偶联；

4.乙烷脱氢；费托合成；水煤气合成；

5.合成氨；VOCs光热催化降解；

6.大气中NOx以及硫化物的转化机理研究；

7.全新的光照系统，提升光的利用效率；