在有機合成、材料制備、環境治理等領域,傳統間歇式光化學反應器存在傳質效率低、光利用率不足、反應可控性差等痛點,難以滿足工業化生產需求。
連續光化學板式反應器憑借“薄層流場+高效光輻射”的核心設計,實現了光催化反應的連續化、高效化與精準化,成為推動光化學技術從實驗室走向工業應用的關鍵裝備。?
連續光化學板式反應器的工作原理基于“微通道流場設計+定向光輻射”的協同作用,核心是通過板式微通道結構強化傳質與光吸收。其主體結構由反應模塊、光源模塊、溫控模塊及流體輸送系統組成:反應模塊為多層疊合的板式微通道,通道深度通常為0.1-2mm,寬度5-20mm,物料以薄層流態在通道內流動,極大縮短傳質距離;光源模塊采用LED陣列、紫外燈管等,緊密貼合反應板外側,通過光學設計使光線均勻輻射至反應通道,光利用率可達80%以上,遠超傳統釜式反應器的30%-50%;溫控模塊通過反應板內置的換熱流道通入恒溫介質,精準控制反應溫度;流體輸送系統采用高精度計量泵,確保物料按比例穩定輸送,實現連續反應。?

相較于間歇式光化學反應器,連續光化學板式反應器的優勢體現在“高效性”“可控性”與“安全性”三大維度。其一,反應效率高,薄層流場與高效光輻射顯著提升反應速率,多數光催化反應時間從間歇式的數小時縮短至數分鐘,生產效率提升10-20倍;其二,過程可控性強,通過調節物料流速、光源功率、溫度等參數,可精準調控反應進程,產物選擇性提升5%-15%,減少副產物生成;其三,安全系數高,微通道內持液量少,即使發生放熱反應或光解副反應,風險也能得到有效控制,尤其適合處理易燃易爆的光化學反應體系。?
在實際應用中,連續光化學板式反應器的價值廣泛覆蓋多領域。有機合成領域,用于光催化氧化、還原、環加成等反應,如合成藥物中間體、精細化學品,大幅縮短反應周期;材料科學領域,通過連續光聚合反應制備納米顆粒、高分子薄膜,精準控制材料的粒徑與結構;環境治理方面,利用光催化降解水中的有機污染物,反應效率高且無二次污染;此外,在新能源領域,可用于光催化制氫、二氧化碳還原等反應的研究與中試,助力清潔能源開發。?