Fotokatalytiska reaktioner, som låser upp kemiska omvandlingar under milda förhållanden som inte är tillgängliga för konventionella marktillståndsvägar, kan spara energiförbrukning och förbättra processernas egensäkerhet. Som en hållbar och koldioxidsnål teknik, det har hög potential i engagemanget för koldioxidtopp och koldioxidneutralitet.

Kontinuerligt flödeskemi kan, i stor utsträckning, migrera problemet med "ljusbegränsning" i traditionella batchprotokoll, och användningen av heterogen fotokatalys kan övervinna nackdelarna med svår katalysatoråtervinning i homogena system. Dock, effektiv hantering av den fasta fotokatalysen i kontinuerligt flöde är fortfarande en utmaning.

I en studie publicerad i Chemical Engineering Journal , ett team ledd av prof. TANG Zhiyong och Assoc. Prof. ZHANG Jie vid Shanghai Advanced Research Institute vid den kinesiska vetenskapsakademin rapporterade ett nytt tillvägagångssätt för att använda den fasta fotokatalysen i kontinuerligt flöde utan att täppa igen med användningen av segmenterade gas-vätska-fasta flöden. Detta tillvägagångssätt, äga till den inre recirkulationen i vätskesegment och den bildade tunna filmen, säkerställer effektiv suspension av fasta katalysatorer i flöde, vilket resulterar i ökad massöverföring och bestrålning.

Azobensen och azoxibensen är viktiga prekursorer i pigmentindustrin, elektronikindustrin och läkemedelsindustrin. I den här studien, den selektiva syntesen av azoföreningar från nitrobensen genom fotokatalys av grafitkolnitrid (g-C3N4) valdes som modell för fotokatalytisk reaktion. Genom visuella flödesexperiment, modellreaktionen under segmenterat gas-vätska-fast flöde undersöktes noggrant. Under tiden, effekterna av flödesbeteende på fotoreaktionsprestanda kvantifierades.

Dessutom, forskarna fann att det kontinuerliga flödet avsevärt kunde förkorta reaktionstiden. Den fotokatalytiska reaktionsprestandan var mycket känslig för de segmenterade gas-vätska-fasta flödesförhållandena, som måste justeras noggrant.

Ökande inert gasfraktion resulterade i mer stabilt segmenterat flöde med kortare vätskesegment och vätskefilm. Den maximala produktiviteten per volym av den kontinuerliga fotomikroreaktorn nådde 26,1 mmol/h*L. Dra nytta av fördelen med "numrering", detta värde var mer än 500 gånger det för satsreaktorn (80 L) som rapporterats i den öppna litteraturen.

Dessa resultat visade stor potential för segmenterat gas-vätske-fast flöde inom området heterogen fotokatalys. Denna studie ger en ny väg för att använda den heterogena katalysen i kontinuerligt flöde, som kan användas för att intensifiera syntesen av funktionella material, finkemikalier och aktiva farmaceutiska ingredienser.