[发明专利]一种用于流动相系统的异相光催化方法

说明书

本发明提供了一种用于流动相系统的异相光催化方法。该方法包括：将光催化剂和二氧化硅前驱体分散在酸性溶液中，得到异相光催化剂二氧化硅前驱体溶液；将所述异相光催化剂二氧化硅前驱体溶液通过溶胶凝胶法，制备得到具有均匀大孔，介孔结构的复合物块体；将得到的复合物块体，用溶剂洗涤，置于透光的反应器中，反应物溶液通过蠕动泵流入反应器，在200‑1000nm光照下进行有机催化反应。本发明的方法提高了光催化合成高附加值化学品的反应扩展性，可以用于代替现有成熟的有机合成工艺，条件温和、适合于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种光催化反应的方法，尤其设计一种用于流动相系统的异相光催化反应方法，属于光催化有机合成技术领域。

背景技术

随着人类社会工业化程度的提高，化工产品每年都以可观的数量递增。采用传统工艺合成化学品的过程中会造成大量的能源浪费及环境污染。光催化有机合成凭借其节能环保的特点，近年来受到人们的广泛关注。

与传统合成工艺相比，异相光催化具有反应条件温和、产物可调、绿色环保、性能稳定的特点。但是由于釜氏反应器有限的光子传输效率，随着反应规模的扩大，反应速率将会大大降低，使异相光催化反应的工业化发展受到阻碍。

采用流动相反应器或可规避传统釜氏反应器在进行光催化反应方面的弊端。与传统反应器相比，流动相反应器的直径显著减小，长径比大大提高，完美解决了光子传输过程的衰减问题。除此之外，随着催化界面的扩大，理论反应效率也高于传统反应器。

目前，国内外关于异相光催化流动相反应器的研究还处在实验阶段。其中需要攻克的一大技术难点就是光催化剂在反应器中的固载问题。已报道的方法大概可以分为三类，分别是：直接填充法，化学枝接法和悬浮法。直接填充法(Chem.Eur.J.2014,20,14624-14628.)通常是将催化剂与硅胶，玻璃珠等混合，再填充至管道形成固定床，这种方式极易导致管道堵塞；化学枝接法(Nat Commun.2020,11,1239.)是采用水热或热聚合等手段，将催化剂枝接到某种基体上，这种方式负载的催化剂容易脱落，循环性能低下；悬浮法(NatCommun.2020,11,1387.)则是将催化剂与反应溶液均匀混合后，然后再注入反应器内，这种方式同样存在堵塞管道的隐患，并且为后续产物与催化剂的分离带来了难度。

因此，要实现高附加值化学品的大规模绿色合成，就需要探索一种异相光催化剂在流动相反应器中稳定固载的方法，一方面，催化剂性能稳定，可多次回收利用；另一方面，催化剂利用率高，反应高效，经济效益高。

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具有流动相反应中光催化剂稳定固载的方法，实现高附加值化学品的大规模制备。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于流动相系统的异相光催化方法，该方法包括以下步骤：

将光催化剂和二氧化硅前驱体分散在酸性溶液中，得到异相光催化剂二氧化硅前驱体溶液；

在异相光催化剂二氧化硅前驱体溶液中加入分相剂和促凝胶剂，搅拌均匀；

将所得溶液倒入模具中，放入45℃-50℃烘箱内进行凝胶、陈化；

待溶液完全凝固后，脱去模具，制备得到具有均匀大孔，介孔结构的复合物块体；

将得到的复合物块体，用溶剂洗涤，置于透光的反应器中，将反应物溶液通过蠕动泵流入反应器，在200-1000nm光照下进行有机催化反应。