太阳模拟器是一种能精准模拟自然太阳光光谱分布、光照强度和时间稳定性的实验室光源设备，其核心价值在于解决自然光照受季节、天气、昼夜、纬度等因素影响的不可控性问题，为大气污染物降解研究提供可重复、可调控、全天候的标准化光照条件。在大气污染物降解（尤其是光驱动降解，如光催化降解、光氧化降解）研究中，太阳模拟器是衔接实验室基础研究与户外实际应用的关键工具。

BOS-X-350G 太阳模拟器

大气污染物降解动力学与反应机理研究

大气污染物的光降解过程受光照强度、光谱组成的直接影响，而自然光照的波动性会导致实验数据离散，难以量化降解规律。太阳模拟器通过以下方式支撑机理与动力学研究：

动力学参数精准测定

太阳模拟器可稳定输出符合国际标准的光照条件，或精准调控光照强度，从而固定“光照”这一关键变量。研究人员可通过监测污染物浓度随时间的变化，计算降解速率常数、半衰期、降解效率等动力学参数，建立光照强度-降解速率的定量关系，为户外应用的降解效率预测提供基础模型。

降解机理与中间产物解析

稳定的光照条件可确保降解反应路径的一致性，便于捕捉反应中间产物。

光催化材料的筛选与性能优化

光催化降解是当前大气污染物治理的核心技术之一，其核心是光催化剂。太阳模拟器是评估光催化剂“实际应用潜力”的关键设备，而非仅依赖单色光的局限测试：

模拟真实应用场景的性能评估

自然太阳光中紫外光占比仅约5%，可见光占45%，红外光占50%。若仅用紫外灯测试催化剂，可能高估其户外性能；而太阳模拟器的AM1.5G光谱可复现真实太阳光的光谱组成，直接评估催化剂在“实际光照下”的降解活性。

催化剂稳定性与耐久性测试

大气污染物降解需长期运行，太阳模拟器可实现加速老化测试：通过持续输出高强度光照，模拟数月的户外光照累积效应，监测催化剂的降解效率衰减情况。

降解系统工艺参数的优化

实际大气污染治理需结合具体设备，太阳模拟器可用于优化系统的关键工艺参数，减少户外中试的成本与周期：

反应器结构优化

光照在反应器内的分布均匀性直接影响降解效率。利用太阳模拟器模拟光源，结合光学传感器监测反应器内不同位置的光照强度，可优化反应器的结构设计。

污染物初始浓度与流速优化

大气中污染物浓度波动较大，流速也受通风条件影响。利用太阳模拟器固定光照条件，可系统研究“污染物初始浓度-降解效率”“气体流速-停留时间”的关系。

不同环境光照条件的模拟研究

不同地区的自然光照条件差异显著，太阳模拟器可通过调整光谱和强度，模拟不同环境下的光照特征，为“区域化”大气污染治理提供依据：

不同纬度/季节的光照模拟

例如，模拟北极地区的光照、热带地区的光照、温带冬季的光照。研究发现，在模拟温带冬季光照下，N掺杂TiO₂对NOₓ的降解效率仅为AM1.5G条件下的60%，因此需针对温带冬季优化催化剂的可见光响应能力。

极端天气的光照模拟

模拟阴天、雾霾天的光照条件，评估降解系统在恶劣天气下的性能。例如，在雾霾天光照模拟下，光催化反应器的NOₓ降解效率降至40%，由此提出“光催化+静电除尘”联用系统——先去除颗粒物以恢复光照强度，再进行污染物降解，可使效率回升至75%。

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