CN104209075B - 提供特定气体气氛的光反应器和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开提供特定气体气氛的光反应器和应用，由夹套、反应器和石英片组成，所述反应器整体位于夹套内部空间中，在所述夹套的底部设置进水口，在所述夹套的顶部设置出水口，所述反应器的两端分别设置进气口和出气口，在反应器开口上端和夹套之间设置与反应器开口相连的密封池，在密封池的底部设置石英片，在密封池的上部设置第二密封螺纹；所述空心盖设置在密封池中，所述空心盖通过设置在其表面的第一密封螺纹与密封池的第二密封螺纹相配合；在所述空心盖的中央设置空心光通道。本发明的技术方案能够同时提供特定气体气氛和光照条件，利用石英片的良好透过性，适用于紫外、可见和近红外光的光化学反应，结构简单，温度可控，实施方便。

Description

提供特定气体气氛的光反应器和应用

技术领域

本发明属于光照反应技术领域，更加具体地说，涉及光化学反应器的技术领域，具体的说，涉及提供特定气体气氛的光反应器。

背景技术

近些年来，由于化石能源的大量开发和使用，导致了频繁出现的能源危机和环境危机，人们迫切需要开发新能源以替代化石能源。太阳能作为一种清洁的可再生能源，正得到广泛的关注。光催化转化有机物、光解水、光降解污染物等光能驱动反应在近十几年内逐步成为研究热点。这类的反应可以直接将太阳能转化为化学能，具有很好能源与环境效益。在光催化反应中，有一类是利用太阳能在特定的气体环境下，实现有机物的转化。LequanLiu等人[LequanLiu,ShuxinOuyang,andJinhuaYe,Angew.Chem.2013,125,6821–6825]用金纳米棒负载在TiO2上，在氧气气氛下实现了异丙醇向丙酮的转化。YoshitsuneSugano等人用金颗粒负载的P25研究了光找条件下醇类向醛类转化的一系列反应，并取得了较高的产物产量。但是现有技术只是在做气相反应时具有优势，做液相光氧化反应时，所用的设备太过复杂，无法方便地进行研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可同时提供特定气体气氛和光照条件的反应器，可用于紫外、可见和近红外光需要在特定气体气氛下进行的光照反应的进行。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现

提供特定气体气氛的光反应器，由夹套、反应器和石英片组成，所述反应器整体位于夹套内部空间中，在所述夹套的底部设置进水口，在所述夹套的顶部设置出水口，所述反应器的两端分别设置进气口和出气口，所述进气口和出气口伸出夹套，并与夹套壁密封，这样一来，整个反应器都位于夹套的空间之内，且进出水能够为反应器提供温度保持和调节。

在反应器开口上端和夹套之间设置与反应器开口相连的密封池，在密封池的底部设置石英片，在密封池的上部设置第二密封螺纹；所述空心盖设置在密封池中，所述空心盖通过设置在其表面的第一密封螺纹与密封池的第二密封螺纹相配合，以实现密封连接和固定石英片；在所述空心盖的中央设置空心光通道，用于将外界的光源引到石英片上，以实现光催化。

在进行使用时，将反应物从反应器上端开口放入，并利用空心盖固定石英板，并密封，同时接通进水和出水(图中未标出)，利用橡胶塞密封进气口和出气口，利用进气管和出气管向反应体系中通入需要气体(进气管通入到反应液界面以下)，外界光源通过空心盖中央的空心光通道照射到石英片上，并透过石英片，减少了玻璃对入射光的过滤作用，更好地促进反应的进行。

在本发明的技术方案中，所述反应器底部为球形底部，上部为圆柱体，材质为玻璃。

在本发明的技术方案中，所述夹套材质为玻璃，厚度10—15mm。

在本发明的技术方案中，所述密封池的材质为玻璃，在密封池的上部设置的第二密封螺纹为内螺纹。

在本发明的技术方案中，所述空心盖的材质为聚四氟乙烯，在空心盖表面设置的第一密封螺纹为外螺纹。

在本发明的技术方案中，采用石英片结构，是因为紫外、可见和近红外光可以很好地透过石英片，减少了玻璃对入射光的过滤作用，更好地促进反应的进行。

本发明的技术方案在光催化反应中的应用，所述光照波长为420nm-2500nm。

本发明的技术方案能够同时提供特定气体气氛和光照条件，利用石英片的良好透过性，适用于紫外、可见和近红外光的光化学反应，结构简单，温度可控，实施方便。

附图说明

图1是本发明光反应器的结构示意图(1)，其中1为夹套，2为反应器，3-1为进气口，3-2为出气口，4为进水口，5为出水口，6为空心盖，7为石英片，8为密封池，9为第一密封螺纹，10为空心光通道，11为第二密封螺纹。

图2是本发明光反应器的结构示意图(2)，其中1为夹套，3-1为进气口，3-2为出气口，4为进水口，5为出水口，6为空心盖。

图3是本发明光反应器的使用状态示意图，其中1为夹套，2为反应器，3-1为进气口，3-2为出气口，4为进气管，5为出气管，6为橡胶塞，7为进水口，8为磁性转子，9为磁力搅拌器，10为外界光源。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如附图1—2所示，本发明光反应器的结构示意图，其中1为夹套，2为反应器，3-1为进气口，3-2为出气口，4为进水口，5为出水口，6为空心盖，7为石英片，8为密封池，9为第一密封螺纹，10为空心光通道，11为第二密封螺纹。

本发明的提供特定气体气氛的光反应器，由夹套、反应器和石英片组成，所述反应器整体位于夹套内部空间中，在所述夹套的底部设置进水口，在所述夹套的顶部设置出水口，所述反应器的两端分别设置进气口和出气口，所述进气口和出气口伸出夹套，并与夹套壁密封，这样一来，整个反应器都位于夹套的空间之内，且进出水能够为反应器提供温度保持和调节。

在反应器开口上端和夹套之间设置与反应器开口相连的密封池，在密封池的底部设置石英片，在密封池的上部设置第二密封螺纹；所述空心盖设置在密封池中，所述空心盖通过设置在其表面的第一密封螺纹与密封池的第二密封螺纹相配合，以实现密封连接和固定石英片；在所述空心盖的中央设置空心光通道，用于将外界的光源引到石英片上，以实现光催化。

如附图3所示，本发明光反应器的使用状态示意图，其中1为夹套，2为反应器，3-1为进气口，3-2为出气口，4为进气管，5为出气管，6为橡胶塞，7为进水口，8为磁性转子，9为磁力搅拌器，10为外界光源。

在进行使用时，将反应物从反应器上端开口放入，并利用空心盖固定石英板，并密封，同时接通进水和出水(图中未标出)，利用橡胶塞密封进气口和出气口，利用进气管和出气管向反应体系中通入需要气体(进气管通入到反应液界面以下)，外界光源通过空心盖中央的空心光通道照射到石英片上，并透过石英片，减少了玻璃对入射光的过滤作用，同时开通磁力搅拌，更好地促进反应的进行。

将5mL甲苯(溶剂)，50μL苯甲醇(反应底物)，40μL十一烷(内标物)和30mg光催化剂通过出气口加入到反应器内，用磁力搅拌器进行搅拌。进气口用橡胶塞密封，胶塞上插进一个进气管，管的底端插入入反应的液面以下，另一端以20mL/min的速率通入O₂。出气口也用橡胶塞密封，插进一个出气管。使用氙光灯提供的420nm-2500nm的光进行照射，16h之后停止反应，可得到685.7μmol/gcat(每g催化剂)的苯甲醛(反应产物)。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.提供特定气体气氛的光反应器，其特征在于，由夹套、反应器和石英片组成，所述反应器整体位于夹套内部空间中，在所述夹套的底部设置进水口，在所述夹套的顶部设置出水口，所述反应器的两端分别设置进气口和出气口，所述进气口和出气口伸出夹套，并与夹套壁密封，整个反应器都位于夹套的空间之内，且进出水能够为反应器提供温度保持和调节；在反应器开口上端和夹套之间设置与反应器开口相连的密封池，在密封池的底部设置石英片，在密封池的上部设置第二密封螺纹；空心盖设置在密封池中，所述空心盖通过设置在其表面的第一密封螺纹与密封池的第二密封螺纹相配合，以实现密封连接和固定石英片；在所述空心盖的中央设置空心光通道，用于将外界的光源引到石英片上，以实现光催化。

2.根据权利要求1所述的提供特定气体气氛的光反应器，其特征在于，所述反应器底部为球形底部，上部为圆柱体，材质为玻璃。

3.根据权利要求1所述的提供特定气体气氛的光反应器，其特征在于，所述夹套材质为玻璃，厚度10-15mm。

4.根据权利要求1所述的提供特定气体气氛的光反应器，其特征在于，所述密封池的材质为玻璃，在密封池的上部设置的第二密封螺纹为内螺纹。

5.根据权利要求1所述的提供特定气体气氛的光反应器，其特征在于，所述空心盖的材质为聚四氟乙烯，在空心盖表面设置的第一密封螺纹为外螺纹。

6.如权利要求1-5之一所述的提供特定气体气氛的光反应器在光催化反应中的应用，其特征在于，光照波长为420nm-2500nm。