光催化反应可以在温和的条件下解锁化学转化,但传统的基态方法无法实现这种光催化反应,可以节省能耗,提高过程的本质安全性。作为一种可持续的低碳技术,它在碳峰值和碳中和方面具有巨大的潜力。
连续流动化学可以在很大程度上解决传统间歇过程中的“光限制”问题,多相光催化可以克服均相体系中催化剂难以回收的缺点。然而,在连续流中有效地处理固体光催化仍然是一个挑战。
在《化学工程杂志》发表的一项研究中,由唐智勇教授和Assoc领导的团队。中国科学院上海高级研究所的贾森教授报道了一种新方法,该方法在连续光照下利用固体光催化,不会因气-液-固分流而堵塞。这种方法确保固体催化剂在流体中的有效悬浮,因为它在液体部分和形成的膜中循环,从而改善传质和辐射。
偶氮苯和-氧化苯是颜料工业、电子工业和制药工业的重要前体。本研究以石墨氮化碳(g-C3N4)为模型催化硝基苯选择性合成偶氮化合物。通过可视化流动实验,对气液固分段流动下的模型反应进行了深入研究。同时,量化了流动行为对光反应性能的影响。
此外,研究人员发现,连续流动可以大大缩短反应时间。光催化反应性能对气-液-固分段流动条件非常敏感,需要仔细调整。
随着惰性气体分数的增加,将导致更稳定的分段流动,液体段更短,液膜更薄。连续光反应器的最大单位体积生产率达到26.1毫摩尔/小时*升.得益于“加号”的优势,该值是已发表文献中报道的间歇式反应器(80升)的500多倍。
这些结果证明了气-液-固分段流动在多相光催化中的巨大潜力。该研究为多相催化在连续流动中的应用提供了一种新的途径,可用于增强功能材料、精细化学品和活性药物成分的合成。
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