[发明专利]一种光催化反应装置及其应用

说明书

本发明提供一种光催化反应装置及其应用。该装置包括：多个透光性反应釜和一恒温灯光浴槽；恒温灯光浴槽为由LED光源板围合得到的一体化装置；或者，恒温灯光浴槽为透光性恒温浴槽与其周围的LED光源板的组合，周围的LED光源板用于为透光性恒温浴槽提供光源；透光性反应釜设于恒温灯光浴槽中；多个透光性反应釜之间通过转料管串联连接；恒温灯光浴槽的内壁面与透光性反应釜的外壁面形成的空间用于填充恒温介质，转料管均浸没于恒温介质中；透光性反应釜的容积为0～5000mL，且不为0；每个透光性反应釜中均设有搅拌装置。该装置能够进行反应物有固体参与的光催化反应。

技术领域

本发明涉及一种光催化反应装置及其应用。

背景技术

反应物与三氟甲基试剂或溴代试剂在特定波长LED光照条件下由催化剂催化反应生成三氟甲基化合物或溴代化合物是一类常见的光催化反应，其反应机理为：

专利文献CN113019266A公开了一种连续光催化管道反应器和进行三氟甲基化反应的方法，在管道反应器中进行连续光催化化反应。专利文献CN112191203A公开了一种LED光源光催化管式反应器及其应用，其反应器也为管式反应器。这些管式反应器主要应用在反应体系是均相澄清的溶液，当反应体系中存在固体时，极容易发生管道堵塞，导致反应难以进行。

因此，需要一种能够实现不受反应物的物态的影响，可连续生产且使用便捷、成本低的光催化反应器。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的反应装置难以进行反应物有固体参与的连续光催化反应的问题，而提供了一种光催化反应装置及其应用。本发明的光催化反应装置体积小，不会发生反应局部过热，安全可靠；反应过程中形成的不稳定中间体及固体颗粒在反应釜内被强烈分散，不会发生管道堵塞的问题，能够进行反应物有固体参与的光催化反应。

本发明通过下述技术方案以解决上述技术问题。

本发明提供了一种光催化反应装置，其包括：多个透光性反应釜和一恒温灯光浴槽；

所述恒温灯光浴槽为由LED光源板围合得到的一体化装置；或者，所述恒温灯光浴槽为透光性恒温浴槽与其周围的LED光源板的组合，所述周围的LED光源板用于为所述透光性恒温浴槽提供光源；

所述透光性反应釜设于所述恒温灯光浴槽中；多个所述透光性反应釜之间通过转料管串联连接；

所述恒温灯光浴槽的内壁面与所述透光性反应釜的外壁面形成的空间用于填充恒温介质，所述转料管均浸没于所述恒温介质中；

所述透光性反应釜的容积为0～5000mL，且不为0；每个所述透光性反应釜中均设有搅拌装置；

第一个所述透光性反应釜设有原料入口，最后一个所述透光性反应釜设有产物出口。

本发明中，较佳地，所述透光性反应釜的材质为玻璃、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)或聚四氟乙烯(PTFE)等透光材质。

本发明中，所述透光性反应釜的容积和数量可以根据反应要求来调整。所述透光性反应釜的容积取决于所应用的反应工艺及生产能力要求，并非越小越好；较佳地，所述透光性反应釜的容积为20～1000mL。较佳地，所述透光性反应釜的个数为2个以上，更佳地为4～8个，例如为5个。

本发明中，较佳地，所述透光性反应釜的高度与直径的比值为4～12。

本发明中，较佳地，所述透光性反应釜为茄型、圆柱形、方柱形或葫芦形。较佳地，所述透光性反应釜为圆柱形或方柱形时，所述透光性反应釜的底部为圆底。

本发明中，较佳地，所述透光性反应釜耐压为3～5bar。