[发明专利]一种高效的光催化反应器有效

专利信息
申请号: 201710831890.4 申请日: 2017-09-15
公开(公告)号: CN107376799B 公开(公告)日: 2020-04-07
发明(设计)人: 程旻;白书霞;黄毅;杨森;廖强;朱恂;陈蓉;高瑞 申请(专利权)人: 重庆大学
主分类号: B01J19/00 分类号: B01J19/00;B01J19/08
代理公司: 重庆市前沿专利事务所(普通合伙) 50211 代理人: 郭云
地址: 400044 *** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 一种 高效 光催化 反应器
【说明书】:

发明公开了一种高效的光催化反应器,包括上盖板和基底,上盖板放置在基底上;其特征在于,基底上端面设置有基底上端面设置有矩形凹平面一,该矩形凹平面一内放置导电玻璃,该导电玻璃的上表面设有光催化剂;所述光催化剂为纳米棒阵列薄膜光催化剂;所述上盖板的下端面设置有矩形凹平面二,该矩形凹平面二与矩形凹平面一位置相对应;所述矩形凹平面二内设有倒置的微凸台阵列;所述上盖板上分别设有流体入口和流体出口,流体入口和流体出口分别通过微流体输入通道和微流体输出通道与矩形凹平面二连通;微流体输入通道和微流体输出通道设置在上盖板内;本发明结构简单,易于安装,成本低廉,反应效率高;可广泛应用于能源、环保等领域。

技术领域

本发明涉及反应器,具体涉及一种高效的光催化反应器。

背景技术

环境污染和能源危机已成为人类社会发展的两大难题,光催化技术作为一种在能源和环境领域有着重要的前景的绿色技术,引起了研究者的极大关注。光催化是利用半导体材料做为催化剂将光能转化为化学能的新型技术。光催化剂的基本原理:在特定波长范围的光辐射下,作为光催化剂的半导体材料被激发出光生电子,电子和空穴分别具有很强的还原能力和氧化能力,与有机无机污染物、温室气体、细菌、病毒等反应。目前,光催化技术已经在废水处理、水分解制氢、光催化燃料电池及光催化还原CO2等中得到了广泛的应用。

因此,光催化技术在学术界迅速发展起来,不断有新的想法和产品出现,也出现了诸多需要突破的问题。比如,光催化剂的活性较低,光响应的波长范围较狭窄,光利用率低,反应效率低等。反应器设计和高效催化剂的制备是影响反应效率的两个重要因素。

光催化反应过程中,反应器主要影响光的传输,反应物质传输,光在反应器内的分布,催化剂与反应物接触面积等。高效的光催化剂配合反应器的优化设计才能够对太阳光充分利用,从而实现高效的光催化反应。

现如今,大部分光催化反应器都存在光子利用率低,质量传输受限等问题。近年来,微流控技术和光学技术融合诞生的一门新技术——光微流技术,从而为这些问题的解决找到了突破口。光微流技术具有提高反应传播速度,对流体操控有较高的灵敏度,光分布均匀,比表面积高等优点,可以有效地提高光催化反应的效率。

目前所采用的光催化剂为商用的P25(即TiO2纳米颗粒)居多。但由于TiO2纳米晶粒间混乱无序接触,电子传输性能低,且粉末状的TiO2回收分离成本高,所以在其使用过程中有其局限性。而形貌可控的一维纳米棒阵列型催化剂不仅提高了比表面积,增多了反应活性位点,而且加快了电子传输速率,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了光催化性能,同时制备方法简单,有着巨大的应用前景。

总之,利用光微流技术优化设计光催化反应器,结合高性能催化剂的使用,对于提高光催化反应效率,从而缓解能源危机和环境问题具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效的光催化反应器。

根据本发明的技术方案,一种高效的光催化反应器,包括上盖板和基底,上盖板放置在基底上;其特征在于,基底上端面设置有基底上端面设置有矩形凹平面一,该矩形凹平面一内放置导电玻璃,该导电玻璃的上表面设有光催化剂;所述光催化剂为纳米棒阵列薄膜光催化剂;所述上盖板的下端面设置有矩形凹平面二,该矩形凹平面二与矩形凹平面一位置相对应;所述矩形凹平面二内设有倒置的微凸台阵列;所述上盖板上分别设有流体入口和流体出口,流体入口和流体出口分别通过微流体输入通道和微流体输出通道与矩形凹平面二连通;微流体输入通道和微流体输出通道设置在上盖板内。

本发明在上盖板内布置倒置的微凸台阵列,在不影响光催化剂的前提下,能增强反应器内反应物质的流动和传输特性,其具备易于控制的特点。

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