Forskere foreslår en ny metode til at forbedre heterogen fotosyntese af azoforbindelser

Fotokatalytiske reaktioner, som låser op for kemiske transformationer under milde forhold, der ikke er tilgængelige for konventionelle grundstatsveje, kan spare energiforbrug og forbedre processernes iboende sikkerhed. Som en bæredygtig og kulstoffattig teknologi det har et stort potentiale i forpligtelsen til kulstofspids og CO2 -neutralitet.

Kontinuerlig strømningskemi kan, i høj grad, migrere "lysbegrænsning" -problemet i traditionelle batchprotokoller, og brugen af ​​heterogen fotokatalyse kan overvinde ulemperne ved vanskelig katalysatorgenvinding i homogene systemer. Imidlertid, effektiv håndtering af den faste fotokatalyse i kontinuerlig strømning er stadig en udfordring.

I en undersøgelse offentliggjort i Chemical Engineering Journal , et team ledet af prof. TANG Zhiyong og Assoc. Professor ZHANG Jie ved Shanghai Advanced Research Institute ved det kinesiske videnskabsakademi rapporterede om en ny tilgang til at udnytte den faste fotokatalyse i kontinuerlig strømning uden tilstopning ved anvendelse af gas-væske-fast segmenteret strømning. Denne tilgang, ejer til den indre recirkulation i væskesegmenter og den dannede tynde film, sikrer en effektiv suspension af faste katalysatorer i flow, resulterer i forbedret masseoverførsel og bestråling.

Azobensen og azoxybenzen er vigtige forstadier til pigmentindustrien, elektronisk industri og lægemiddelindustri. I dette studie, den selektive syntese af azoforbindelser fra nitrobenzen ved grafitisk carbonnitrid (g-C3N4) fotokatalyse blev valgt som fotokatalytisk modelreaktion. Gennem visuelle flowforsøg, modelreaktionen under gas-væske-fast segmenteret strømning blev undersøgt grundigt. I mellemtiden, virkningerne af flowadfærd på fotoreaktionens ydeevne blev kvantificeret.

Derudover forskerne fandt ud af, at den kontinuerlige strømning i høj grad kunne forkorte reaktionstiden. Den fotokatalytiske reaktionsevne var meget følsom over for de gas-væske-faste segmenterede strømningsbetingelser, som skal justeres omhyggeligt.

Stigende inaktiv gasfraktion resulterede i mere stabil segmenteret strømning med kortere væskesegmenter og tænkervæskefilm. Den maksimale produktivitet pr. Volumen af ​​den kontinuerlige foto-mikroreaktor nåede 26,1 mmol/t*L. Drage fordel af fordelen ved "nummerering", denne værdi var mere end 500 gange værdien af ​​batchreaktoren (80 L) rapporteret i åben litteratur.

Disse resultater viste stort potentiale for gas-væske-fast segmenteret strømning inden for heterogen fotokatalyse. Denne undersøgelse giver en ny vej til at udnytte den heterogene katalyse i kontinuerlig strømning, som kan anvendes til at intensivere syntesen af ​​funktionelle materialer, fine kemikalier og aktive farmaceutiske ingredienser.