CN114534665A - 一种可拓展的流动管式光催化反应装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可拓展的流动管式光催化反应装置和方法。该装置包括进样设备、管式光催化膜反应器和收集设备;进样设备包括进气瓶和进样瓶;进样瓶与所述管式光催化膜反应器连通;管式光催化膜反应器包括若干根串联的透明反应管,透明反应管内设置填充棒和包覆在填充棒表面的光催化膜,光催化膜包括支撑材料层和支撑材料层表面的光催化剂层,支撑材料层包覆在所述填充棒表面;光催化层和透明反应管内壁之间形成的环形空腔为催化反应发生区;管式光催化膜反应器的外两侧设置有光照设备和冷却设备。本发明还提供了通过上述装置完成的催化方法。本发明的装置设计合理、结构简单、操作方便、成本低廉,并普适于多种光催化合成反应,具有较高产率,有望应用于工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种光催化反应装置,尤其涉及一种可拓展的流动管式光催化装置和方法,属于光催化合成技术领域。
背景技术
异相光催化技术因采用和反应物处于不同相中的固体催化剂,可以对光催化剂进行分离、回收和再生等操作,并且通过对光催化剂结构、形貌的调控和修饰可以实现对特定产物的高选择性合成,上述这些优势使得异相光催化技术的工业应用受到了越来越多的关注。
目前文献报道的大多数异相光催化反应都是在釜式反应器中进行,需有装料、卸料和分离光催化剂等辅助操作,产品质量也不易稳定,因此该体系仅适用于小规模的催化剂筛选,尚无法实现连续生产。流动相反应器因具有较高的长径比可以获得更高的光照效率和均匀的物料混合,并且易于操作控制,产品质量稳定,有利于放大化的生产,在光催化合成领域非常具有潜力。
CN113877494A公开了一种多功能的流动微管反应器装置及操作方法,该流动装置中的微管反应器由内筒体和外筒体构成,内筒体和外筒体之间设置有LED灯带,利用阀的开关进行流动和暂停模式的切换,实现对反应时间的灵活控制,该流动微管反应器装置可以用于异相和均相光催化和热催化反应领域。
然而,对光催化剂的有效固定可以避免催化剂的分离和回收操作,进一步减少成本。目前,实验室中常采用填充柱法来固定光催化剂,但此法易造成堵塞和光催化剂的脱落流失,并且有限的光穿透深度会造成反应器中间部分的光催化剂浪费;化学接枝法通过聚合物将光催化剂锚定在基底材料表面,结合微通道刻蚀技术可以制成微流控反应器,但因需形成化学键合,聚合物的选择范围较窄,同时高昂的成本也限制了大规模的生产应用。
处理能力低,工艺复杂造成成本居高不下而无法大规模商业化应用,一般流动相光催化反应器无法做到简单而有效地固定管催化剂,随着吞吐量的提高,需要扩大反应器规模,因而会提高设备的制造成本和使用成本,同时还会有复杂的操作工艺;因此,异相光催化合成的工业化应用迫切需要开发一种简便但高效的流动光催化装置,能有效固定光催化剂,灵活控制反应时间,具有稳定的较高产率以及适应多种类型的反应。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种适用于异相光催化反应的装置,该装置的光催化剂固定、光照效率高,传质性能好、操作灵活简便、产率高和适用范围广。
为了实现上述技术目的,本发明首先提供了一种可拓展的流动管式光催化反应装置,该装置包括:进样设备、管式光催化膜反应器和收集设备;
进样设备包括进气瓶和进样瓶;进样瓶与所述管式光催化膜反应器连通;
管式光催化膜反应器包括若干根串联的透明反应管,透明反应管内设置填充棒和包覆在填充棒表面的光催化膜,光催化膜包括支撑材料层和支撑材料层表面的光催化剂层,支撑材料层包覆在填充棒表面;
光催化层和透明反应管内壁之间形成的环形空腔为催化反应发生区;
管式光催化膜反应器的外两侧设置有光照设备和冷却设备。
作为本发明一种优选的技术方案,所述光催化膜的支撑材料面包覆在填充棒的表面,光催化剂面不被遮掩。
在本发明的一具体实施方式中,进气瓶与进样瓶通过该进口阀连接,进样瓶与管式光催化膜反应器的连接管路上设置进样泵;具体地,进样泵为注射泵、齿轮泵或增压泵。
在本发明的一具体实施方式中,管式光催化膜反应器与收集设备连接,所述管式光催化膜反应器与收集设备的连接管路上设置出口阀;具体地,收集装置为收集瓶;收集瓶设有排气孔。
需要说明的是,本发明对进样泵的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定,进样泵在本发明中的作用是连接进样瓶,使得进样瓶中的样品顺利进入混合管路,因此可以理解的是,其他能实现此类功能的进样泵均可用于本发明中,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对进样泵的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
在本发明的装置中,在进样瓶前设置进口阀和在管式光催化膜反应器后设置出口阀,目的是置换流动管式光催化膜反应器中的气氛,从而使得本发明可以适用于多种反应类型。
作为本发明一优选技术方案,透明反应管的材质为透光性材料。具体地,透光性材料包括石英、玻璃和塑料。
作为本发明一种优选的技术方案,所述填充棒的材质为耐腐蚀材料。具体地,耐腐蚀材料包括石英、玻璃、塑料、陶瓷和金属。
需要说明的是,本发明对透明反应管和填充棒的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定,透明反应管需要透光性材质,例如石英,可以使得光照装置发挥有效作用。填充棒在本发明中的作用是提高管式光催化膜反应器的表面积与体积之比,并且需要耐腐蚀材料,因此可以理解的是,其他能实现此类功能的透明反应管和填充棒均可用于本发明中,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对透明反应管和填充棒的尺寸和形状进行适应性调整。
在本发明的一具体实施方式中,光照设备由一面或两面光源板与一面镜面板相对组成;具体地,光源板上设置有均匀排布的灯带或若干个点光源;光源的波长为180-2500nm。
在本发明的一具体实施方式中,冷却设备为设置在光源板和镜面板背面的若干个风扇。
在本发明的一具体实施方式中,光催化膜按照以下步骤制备得到:
将光催化剂和粘结剂以1:(0.001-100)质量比,分散在溶剂中并搅拌均匀,得到固体和液体的质量比为1:(0.1-1000)的浆料;
将浆料均匀涂布在支撑材料的表面,经干燥后,得到光催化膜。
在本发明的一优选具体实施方式中,光催化剂选自金属氧化物半导体、金属氮化合物半导体、金属硫化物半导体、金属硒化物半导体、钙钛矿半导体、铜铁矿半导体、碳基聚合物半导体和氮基聚合物半导体中的一种或多种的组合。
在本发明的一优选具体实施方式中,粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯烯酸酯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丁苯橡胶、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、环氧树脂、糊精、淀粉中的一种或多种的组合。
在本发明的一优选具体实施方式中,溶剂选自下述物质中的一种或多种混合物:水、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺,乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮。
在本发明的一优选具体实施方式中,支撑材料选自下述物质中的一种或多种混合物:聚乙烯醇、聚酯、聚酰亚胺、聚苯胺、聚二甲基硅烷、聚对苯二甲酸二醇酯、氧化铝、氧化锌、氧化铜、氧化镍、玻璃、金、银、铂、钛。
在本发明的一优选具体实施方式中,光催化膜中光催化剂层的厚度为0.001μm-100μm。
需要说明的是,本发明对支撑材料和光催化膜的尺寸和厚度等结构特征不作具体要求和特殊限定,支撑材料在本发明中的作用是固定光催化膜并使光催化膜可以包覆在填充棒表面,光催化膜在本发明中的作用是吸收光并参与完成光催化反应,因此,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对支撑材料和光催化膜的尺寸和厚度进行适应性调整。
为了实现上述技术目的,本发明还提供了一种可拓展的流动管式光催化方法,其是通过本发明的流动管式光催化反应装置实现的;
优选地,该可拓展的流动管式光催化方法包括以下步骤:
组装管式光催化膜反应器,置换流动管式光催化膜反应器中的气氛,打开进样设备和管式光催化膜反应器,开始流动模式,经光催化反应后,通过收集设备收集。
在本发明的一优选实施方式中,流动模式的溶液的流速为0.001-100mL/min。
在本发明的一具体实施方式中,该可拓展的流动管式光催化方法具体包括以下步骤:
将制备的一种或多种光催化膜按一定顺序组装入若干根透明反应管中,将进气管伸入进样瓶中液面以下,进样管抽出液面以上,打开进气瓶、进口阀、出口阀和收集瓶的排气孔,置换流动管式光催化膜反应装置中的气氛后,关闭排气孔、出口阀、进口阀和进气瓶,打开进样泵和出口阀,开始流动模式,经光催化反应,通过收集设备收集。
本发明又提供了一种异相光催化反应,该异相光催化反应是通过本发明的流动管式光催化反应装置完成。具体地,该催化反应可以通过以下步骤实现:
组装管式光催化膜反应器,置换流动管式光催化膜反应器中的气氛,打开进样设备和管式光催化膜反应器,开始流动模式,经光催化反应后,通过收集设备收集。其中,流动模式的溶液的流速为0.001-100mL/min。
本发明的可拓展流动管式光催化反应装置和方法,包括进样设备、气体置换设备、管式光催化膜反应器、光照设备和收集设备。该装置的光催化剂易于回收利用,省去了分离的步骤,传质、传热效果好,光催化性能好,反应器使用寿命长。同时,一方面,利用阀的开关实现了不同气体的置换,另一方面,可以简便地更换负载有不同光催化剂的光催化膜,甚至同时使用多种光催化膜,扩展了该发明装置适用的反应类型。通过延长反应器的长度可以提高合成规模,操作简便,成本低廉,适合工业化应用。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的流动管式光催化膜反应装置的结构示意图。
图2为本发明一个具体实施方式提供的流动管式光催化膜反应装置中单根反应器的截面图。
图3(a)为实施例1中光催化膜的SEM平面图;图3(b)为实施例1中光催化膜的SEM截面图。
图4为实施例1中溴化苄混合液反应前后的气相色谱图。
图5(a)为实施例2中光催化膜的SEM平面图;图5(b)为实施例2中光催化膜的SEM截面图。
图6为实施例2中苄胺混合液反应前后的气相色谱图。
主要附图符号说明:
1-进样设备;2-管式光催化膜反应器;3-光照设备;4-冷却设备;5-出口阀;6-收集设备;7-排气孔;8-透明反应管;9-光催化剂层;10-支撑材料层;11-填充棒;12-进气瓶;13-进口阀;14-进样瓶;15-进样泵。
具体实施方式
需要理解的是,在本发明的描述中,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是,本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备,但以上内容不属于本发明的主要发明点,本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局,本发明对此不做特殊要求和具体限定。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中,本发明提供了一种可拓展的流动管式光催化反应装置,如图1-2所示,所述流动管式光催化反应装置包括依次管路连接的进样设备1、管式光催化膜反应器2和收集设备6,管式光催化膜反应器2包括若干根串联的透明反应管8,透明反应管8内设有填充棒11和包覆在填充棒表面的光催化膜,光催化剂层9和透明反应管8内壁之间形成的环形空腔为反应发生区,管式光催化膜反应器2外两侧设置有光照设备3和冷却设备4。
本发明的管式光催化膜反应装置适用于异相光催化反应,具有光催化剂固定、光照效率高、传质性能好、操作灵活简便、产率高和适用范围广的特点。
进样设备1包括连接管式光催化膜反应器2的进样瓶14和连接进样瓶14的进气瓶12,进样瓶14连接管式光催化膜反应器2之间的管路上设置有进样泵15,进样泵15为注射泵、齿轮泵和增压泵的任一种。
需要说明的是,本发明对进样泵15的尺寸、形状和材质等结构特征不作具体要求和特殊限定,进样泵在本发明中的作用是连接进样瓶14,使得进样瓶14中的样品顺利进入混合管路,因此可以理解的是,其他能实现此类功能的进样泵均可用于本发明中,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对进样泵的尺寸、形状和材质进行适应性调整。
进气瓶12连接进样瓶14的管路上设置有进口阀13,管式光催化膜反应器2连接收集设备6的管路上设置有出口阀5,收集设备6为收集瓶,收集瓶设有排气孔7。
透明反应管的材质为透光性材料,透光性材料包括石英、玻璃和塑料。填充棒的材质为耐腐蚀材料,耐腐蚀材料包括石英、玻璃、塑料、陶瓷和金属。需要说明的是,本发明对透明反应管和填充棒的尺寸和形状等结构特征不作具体要求和特殊限定,透明反应管需要透光性材质,例如石英,可以使得光照装置发挥有效作用,填充棒在本发明中的作用是提高管式光催化膜反应器的表面积与体积之比,并且需要耐腐蚀材料,因此可以理解的是,其他能实现此类功能的透明反应管和填充棒均可用于本发明中,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对透明反应管和填充棒的尺寸和形状进行适应性调整。
光照设备3由两面光源板或一面光源板与一面镜面板相对组成,进一步地,源板上设置有均匀排布的灯带或若干个点光源,更进一步地,光源的波长范围为10-2500nm。
冷却设备4为设置在光源板和镜面板背面的若干个风扇。
采用涂布法制成光催化膜,将光催化剂固定在支撑材料层10表面。光催化膜的支撑材料层10包覆在填充棒11的表面,光催化剂层9不被遮掩。
需要说明的是,本发明对支撑材料和光催化膜的尺寸和厚度等结构特征不作具体要求和特殊限定,支撑材料在本发明中的作用是固定光催化膜并使光催化膜可以包覆在填充棒表面,光催化膜在本发明中的作用是吸收光并参与完成光催化反应,因此,本领域技术人员可以根据使用场景和测试条件对支撑材料和光催化膜的尺寸和厚度进行适应性调整。
在另一个具体实施方式中,本发明提供了一种一个具体实施方式中的流动管式光催化膜反应装置的操作方法,操作方法包括:
将制备的光催化膜组装入若干根透明反应管8中,置换流动管式光催化膜反应装置中的气氛,打开进样设备1和管式光催化膜反应器2,开始流动模式,经光催化反应后的溶液流入收集设备6中。
操作方法具体包括:
将制备的一种或多种光催化膜按一定顺序组装入若干根透明反应管8中,将进气管伸入进样瓶中液面以下,进样管抽出液面以上,打开进气瓶12、进口阀13、出口阀5和收集瓶的排气孔7,置换流动管式光催化膜反应装置中的气氛后,关闭排气孔7、出口阀5、进口阀13和进气瓶12,打开进样泵15和出口阀5,开始流动模式,经光催化反应后的溶液流入收集瓶6中。
流动模式下,溶液的流速为0.001-100mL/min。
实施例1
本实施例提供了一种异相催化反应,其是通过图1所示的装置完成的,其中:
(1)选用TiO2(负载1wt%铜)和聚偏氟乙烯按质量比例1:0.2分散在N,N-二甲基甲酰胺中,搅拌3小时至均匀,将浆料均匀涂布在铝箔表面,经干燥后制得光催化膜;
(2)选用10根内径10mm,壁厚1mm,长100mm的石英管和10根直径5mm,长100mm的聚四氟乙烯棒,将制得的光催化膜包覆在聚四氟乙烯棒表面并置于石英管中,组装成管式光催化膜反应器;
(4)将流动管式光催化膜反应装置中的空气置换为氮气;
(5)采用365nm的LED光源,光源功率设为0.3W/cm2;
图3(a)为本实施例的光催化膜的SEM平面图,TiO2经粘结剂固定并形成孔隙使得光催化膜具有较大的比表面积;图3(b)为本实施例的光催化膜的SEM截面图,光催化膜的厚度约为3微米,具有良好吸光性能的同时也避免了因有限的光穿透深度造成的光催化剂的浪费;图4为本实施例的溴化苄混合液反应前后的气相色谱图,绝大部分的反应物溴化苄被选择性地转化为目标产物1,2-二苯乙烷。
实施例2
本实施例提供了一种异相催化反应,其是通过图1所示的装置完成的,其中:
(1)选用石墨相C3N4(负载1wt%铂)和海藻酸钠按质量比例1:0.18分散在水中,搅拌3小时至均匀,将浆料均匀涂布在钛片表面,经干燥后制得光催化膜;
(2)选用15根内径9mm,壁厚1mm,长80mm的石英管和15根直径4mm,长80mm的玻璃棒,将制得的光催化膜包覆在石英棒表面并置于石英管中,组装成管式光催化膜反应器;
(4)将流动管式光催化膜反应装置中的空气置换为氩气;
(5)采用410nm的LED光源,光源功率设为0.45W/cm2;
(6)启动蠕动泵,调节流速为0.06mL/min,经光催化反应的混合物连续地流入收集瓶中,通过气相色谱仪测试分析,反应27小时后,苄胺转化率为80%,(E)-N-苄基-1-苯基甲基苯胺选择性为99%。
图5(a)为本实施例的光催化膜的SEM平面图,C3N4保持了石墨相的片层结构,光催化剂经粘结剂固定并形成孔隙使得光催化膜具有较大的比表面积;图5(b)为本实施例的光催化膜的SEM截面图,光催化膜的厚度约为2微米,具有良好吸光性能的同时也避免了因有限的光穿透深度造成的光催化剂的浪费。图6为本实施例的苄胺混合液反应前后的气相色谱图,绝大部分的反应物苄胺被选择性地转化为目标产物(E)-N-苄基-1-苯基甲基苯胺。
对比例1
本对比例提供了一种釜式反应器,与实施例1不同的是:将管式光催化膜反应器2用釜式反应器代替,其余参数与实验条件均与实施例1相同。通过气相色谱仪测试分析,反应30小时后,溴化苄转化率为27%,1,2-二苯乙烷选择性为51%。
通过对比,本发明可拓展管式光催化膜反应器应用于光催化溴化苄还原偶联反应,时空产率为5.9mmolg-1h-1远高于釜式反应器中的0.9mmolg-1h-1。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可拓展的流动管式光催化反应装置,其中,该装置包括:进样设备、管式光催化膜反应器和收集设备;
所述进样设备包括进气瓶和进样瓶;所述进样瓶与所述管式光催化膜反应器连通;
所述管式光催化膜反应器包括若干根串联的透明反应管,所述透明反应管内设置填充棒和包覆在填充棒表面的光催化膜,所述光催化膜包括支撑材料层和支撑材料层表面的光催化剂层,所述支撑材料层包覆在所述填充棒表面;
所述光催化层和透明反应管内壁之间形成的环形空腔为催化反应发生区;
所述管式光催化膜反应器的外两侧设置有光照设备和冷却设备。
2.根据权利要求1所述的可拓展的流动管式光催化反应装置,其中,所述进气瓶与进样瓶通过该进口阀连接,所述进样瓶与管式光催化膜反应器的连接管路上设置进样泵;
优选地,所述述进样泵为注射泵、齿轮泵或增压泵。
3.根据权利要求1所述的可拓展的流动管式光催化反应装置,其中,所述管式光催化膜反应器与收集设备连接,所述管式光催化膜反应器与收集设备的连接管路上设置出口阀;
优选地,所述收集装置为收集瓶;
优选地,所述收集瓶设有排气孔。
4.根据权利要求1所述的可拓展的流动管式光催化反应装置,其中,所述光照设备由一面或两面光源板与一面镜面板相对组成;
优选地,所述光源板上设置有均匀排布的灯带或若干个点光源;
优选地,所述光源的波长为180-2500nm。
5.根据权利要求1所述的可拓展的流动管式光催化反应装置,其中,所述冷却设备为设置在光源板和镜面板背面的若干个风扇。
6.根据权利要求1所述的可拓展的流动管式光催化反应装置,其中,所述光催化膜按照以下步骤制备得到:
将光催化剂和粘结剂以1:(0.001-100)质量比,分散在溶剂中并搅拌均匀,得到固体和液体的质量比为1:(0.1-1000)的浆料;
将所述浆料均匀涂布在支撑材料的表面,经干燥后得到光催化膜。
7.根据权利要求6所述的可拓展的流动管式光催化反应装置,其中,所述光催化剂选自金属氧化物半导体、金属氮化合物半导体、金属硫化物半导体、金属硒化物半导体、钙钛矿半导体、铜铁矿半导体、碳基聚合物半导体和氮基聚合物半导体中的一种或多种的组合;
优选地,所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚苯烯酸酯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丁苯橡胶、海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、环氧树脂、糊精、淀粉中的一种或多种的组合;
优选地,所述溶剂选自下述物质中的一种或多种混合物:水、乙醇、丙酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺,乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮;
优选地,所述支撑材料选自下述物质中的一种或多种混合物:聚乙烯醇、聚酯、聚酰亚胺、聚苯胺、聚二甲基硅烷、聚对苯二甲酸二醇酯、氧化铝、氧化锌、氧化铜、氧化镍、玻璃、金、银、铂、钛。
8.根据权利要求1所述的可拓展的流动管式光催化反应装置,其中,所述光催化膜中光催化剂层的厚度为0.001μm-100μm。
9.一种可拓展的流动管式光催化方法,其是通过权利要求1-8任一项所述的流动管式光催化反应装置实现的;
优选地,该可拓展的流动管式光催化方法包括以下步骤:
组装管式光催化膜反应器,置换流动管式光催化膜反应器中的气氛,打开进样设备和管式光催化膜反应器,开始流动模式,经光催化反应后,通过收集设备收集;
更优选地,所述流动模式的溶液的流速为0.001-100mL/min。
10.一种异相光催化反应,该异相光催化反应是通过权利要求1-8任一项所述的流动管式光催化反应装置完成。
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Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2508848Y (zh) * | 2001-11-05 | 2002-09-04 | 李彦 | 大流量管式光催化反应器 |
JP2003334422A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-25 | Keiji Iimura | 光触媒担持光ファイバを備えた光触媒装置および光触媒反応装置 |
JP2005230705A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 水浄化用光触媒ロッド及びそれを用いる水の浄化方法 |
CN1699200A (zh) * | 2005-05-24 | 2005-11-23 | 同济大学 | 一种太阳能固定膜光催化氧化水处理装置 |
CN1810665A (zh) * | 2005-10-18 | 2006-08-02 | 南京大学 | 高效光催化水处理的方法与设备 |
CN101580287A (zh) * | 2009-06-12 | 2009-11-18 | 东北电力大学 | 一种转轮式光催化或吸附反应器 |
CN102151534A (zh) * | 2011-01-30 | 2011-08-17 | 西北大学 | 一种多功能光催化反应装置 |
CN103372413A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种金属泡沫载体催化床太阳能吸收反应装置 |
CN103570772A (zh) * | 2012-07-31 | 2014-02-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种选择性氧化葡萄糖制备高附加值化学品的方法 |
CN208545235U (zh) * | 2018-03-06 | 2019-02-26 | 哈尔滨理工大学 | 一种光催化废水反应器 |
US20190161367A1 (en) * | 2016-04-14 | 2019-05-30 | Portland State University | Rotationally symmetric photoanalytic reactor for water purification |
CN209456115U (zh) * | 2019-01-24 | 2019-10-01 | 河南昊威环保科技有限公司 | 一种光催化反应装置 |
CN210410645U (zh) * | 2019-07-18 | 2020-04-28 | 北方民族大学 | 一种连续化液相光催化合成装置 |
CN113877494A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-04 | 国家纳米科学中心 | 一种多功能的流动微管反应装置及操作方法 |
CN114507109A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-17 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种光催化合成联苄类化合物的方法 |
US20220315615A1 (en) * | 2019-10-28 | 2022-10-06 | Jilin Asymchem Pharmaceuticals Co., Ltd. | Continuous preparation method for penem intermediate map |
CN218459472U (zh) * | 2022-02-23 | 2023-02-10 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种可拓展的流动管式光催化反应装置 |
-
2022
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Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2508848Y (zh) * | 2001-11-05 | 2002-09-04 | 李彦 | 大流量管式光催化反应器 |
JP2003334422A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-25 | Keiji Iimura | 光触媒担持光ファイバを備えた光触媒装置および光触媒反応装置 |
JP2005230705A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 水浄化用光触媒ロッド及びそれを用いる水の浄化方法 |
CN1699200A (zh) * | 2005-05-24 | 2005-11-23 | 同济大学 | 一种太阳能固定膜光催化氧化水处理装置 |
CN1810665A (zh) * | 2005-10-18 | 2006-08-02 | 南京大学 | 高效光催化水处理的方法与设备 |
CN101580287A (zh) * | 2009-06-12 | 2009-11-18 | 东北电力大学 | 一种转轮式光催化或吸附反应器 |
CN102151534A (zh) * | 2011-01-30 | 2011-08-17 | 西北大学 | 一种多功能光催化反应装置 |
CN103372413A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种金属泡沫载体催化床太阳能吸收反应装置 |
CN103570772A (zh) * | 2012-07-31 | 2014-02-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种选择性氧化葡萄糖制备高附加值化学品的方法 |
US20190161367A1 (en) * | 2016-04-14 | 2019-05-30 | Portland State University | Rotationally symmetric photoanalytic reactor for water purification |
CN208545235U (zh) * | 2018-03-06 | 2019-02-26 | 哈尔滨理工大学 | 一种光催化废水反应器 |
CN209456115U (zh) * | 2019-01-24 | 2019-10-01 | 河南昊威环保科技有限公司 | 一种光催化反应装置 |
CN210410645U (zh) * | 2019-07-18 | 2020-04-28 | 北方民族大学 | 一种连续化液相光催化合成装置 |
US20220315615A1 (en) * | 2019-10-28 | 2022-10-06 | Jilin Asymchem Pharmaceuticals Co., Ltd. | Continuous preparation method for penem intermediate map |
CN113877494A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-04 | 国家纳米科学中心 | 一种多功能的流动微管反应装置及操作方法 |
CN114507109A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-17 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种光催化合成联苄类化合物的方法 |
CN218459472U (zh) * | 2022-02-23 | 2023-02-10 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种可拓展的流动管式光催化反应装置 |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
YARU LI, PENGJU REN等: "Rationally Designed Metal Cocatalyst for Selective Photosynthesis of Bibenzyls via Dehalogenative C–C Homocoupling", ACS CATALYSIS * |
吴琦琪: "异相光催化技术在能源与环境及有机合成领域的研究进展", 科学通报 * |
崔玉民;殷榕灿;苗慧;陶栋梁;于占军;李慧泉;: "石墨相氮化碳光催化剂研究进展", 化工新型材料 * |
张金水;王博;王心晨;: "氮化碳聚合物半导体光催化", 化学进展 * |
王呈呈,孔丽萍等: "选择性氮化碳负载铂催化剂的制备、表征及对肉桂醛加氢的催化性能", 物理化学进展 * |
蔡天凤;徐谦;魏文诗;李会鹏;张杰;孟祥祺;: "g-C_3N_4基催化剂光催化还原CO_2的研究进展", 精细石油化工 * |
郭亚杰;黄威;孙毅男;董玉玉;王广健;: "可见光复合光催化剂应用研究进展", 淮北师范大学学报(自然科学版) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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