光电磁热多场协同催化装置：PLR MSCRD-I拓展催化研究新维度

在催化研究中，光、电等条件可以成为影响反应过程的重要实验变量。近年来，磁场也开始被引入光催化及光电化学体系，用于探索其对电荷行为、界面过程和催化性能的影响。当研究条件从单一变量扩展到多种条件组合，实验平台需要解决的不只是“增加一种功能”，而是如何让不同条件在同一反应体系中实现可调、可组合、可记录。

为此，泊菲莱推出 PLR MSCRD-I 多场协同催化降解有机污染物装置。该装置为研究人员提供光、电、磁、热四场任意协同或独立调控的实验平台，可系统评价催化剂在不同外场耦合下的性能，为催化剂性能评价、工艺条件优化及后续放大研究提供实验数据基础。目前，该装置已在高校实验室投入使用。

一、产品优势

1. 光电磁热四场一体化

PLR MSCRD-I 将光、电、磁、热四种能量场集成于同一实验平台，实现独立与协同的双重精准调控。科研人员可灵活组合任意单场或多场条件，提升实验效率，有助于保证数据的高重复性和可靠性。

• 光场：氙灯光源提供模拟太阳光，特定波长光子激发催化剂产生电子—空穴对，生成 ·OH、·O₂⁻ 等强氧化性自由基，深度矿化有机污染物。
• 电场：对电极施加精确电压/电流，直接氧化有机污染物或产生强氧化性中间体，显著拓展降解边界。
• 磁场：6 块 N52 强磁铁安装于高精度直线导轨，调节精度 0.1 mm；通过连续调节磁铁位置改变磁场强度。利用磁场对电子自旋的调控作用，可优化反应路径、提升催化剂稳定性，并建立“磁场强度—催化性能”的定量关联。
• 热场：采用半导体加热/电加热，温度范围为室温～100 ℃，控制精度 ±1 ℃，用于提升反应动力学速率并降低活化能壁垒。

2. 智能化数据管理

设备内置 PLC 系统，可自动采集压力、温度、流量、电压、电流等 10+ 项实验参数。所有数据均可一键导出为标准 CSV 格式；历史数据支持任意时间段回溯，报警记录可追溯，满足科研数据管理规范。

3. 连续流设计：支撑稳态与动力学研究

装置配置独立且精准控制的气液输送系统：气路通过质量流量控制器实现 0～300 sccm 的流量范围和 0～0.5 MPa 的压力控制；液路通过精密泵提供 0～1000 mL/min 的稳定流量。该设计保证反应物连续稳定进入体系，提升数据的连续性和可比性。此外，装置还可联用电化学工作站、气相色谱等检测设备，实现在线分析。

4. 模块化电解槽：灵活适配不同研究规模

PLR MSCRD-I 配备 50×50 mm 和 100×100 mm 两种规格的模块化电解槽（其他规格可定制），可应对从毫克级催化剂筛选到克级性能评价的实验需求。电解槽采用钛合金、PEEK 及石英玻璃等耐腐蚀材料，并辅以双重密封设计；同时可搭配多种氙灯与实验光源，结合导光柱开展光电测试。

5. 高度国产化：兼顾供应链与成本

设备采用高度国产化的核心部件，有助于保障供应链稳定性和技术支持及时性。按原文方案比较，相较于分别整合光电化学工作站、独立磁场装置和热控台的进口方案，可节省 40% 以上费用。设备还预留通信接口，可集成 GC、MS 等在线分析仪器，构建自动化、智能化检测闭环。

二、应用方向

1. 有机废水处理研究

• 印染废水中甲基橙、亚甲基蓝、刚果红等偶氮染料的光电协同降解机理与工艺优化；
• 四环素、环丙沙星等抗生素废水的多场耦合高级氧化处理；
• 草甘膦、敌草隆等农药残留的催化矿化研究。

2. 新兴有机污染物（EOCs）控制

• 双酚 A、邻苯二甲酸酯等内分泌干扰物的光电催化降解路径解析；
• 全氟化合物（PFAS）的磁强化催化降解机制探索；
• 微塑料表面有机污染物的多场协同去除研究。

3. 多场响应型催化材料开发与评价

• Fe₃O₄/TiO₂、磁性 g-C₃N₄ 等磁性光催化剂的磁场响应性能评价；
• Z-scheme 等光—电双功能催化剂协同增效机制研究；
• 热活化过硫酸盐与光催化耦合体系的催化剂筛选。

4. 高级氧化工艺（AOPs）机制研究

• ·OH、·O₂⁻、h⁺ 等活性物种的定量检测与反应机理阐明；
• 光-Fenton、电-Fenton 耦合体系参数优化；
• 磁场对电子转移过程的调控作用及 EPR 联用研究。

三、PLR MSCRD-I 产品参数

写在最后

催化研究仍在不断拓展新的实验条件与研究方法。PLR MSCRD-I 以催化反应系统和光催化反应系统为基础，进一步融合磁场调控、连续流、模块化反应器及数据采集能力，为多场条件探索、催化剂评价与机理研究提供可扩展的实验基础。

未来，泊菲莱将持续围绕催化科研需求推进实验装备的标准化与平台化，为更多新的研究变量、新的实验方法和新的催化研究可能提供装备支撑。

参考文献

1. Zhang Y., Tang Y., Yang X., et al. Magnetic Field-Assisted Photocatalysis: Mechanisms, Devices, and Applications. Small Methods, 2025, 9(7): 2402041. DOI: 10.1002/smtd.202402041.
2. Wang Q., Oldham L. I., Giner-Requena A., et al. Enhancing Photoelectrochemical Water Oxidation Using Ferromagnetic Materials and Magnetic Fields. Journal of the American Chemical Society, 2024, 146(50): 34681–34689. DOI: 10.1021/jacs.4c13017.