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实验室光催化反应仪的研究进展

2018-06-12

实验室光催化反应仪的研究进展

光催化反应器与传统反应器的不同之处在于需要有光源的存在,因此它的设计更加复杂,除了考虑传统的反应器所涉及的如质量传递和混合、反应物和催化剂的接触、流动方式、反应动力学、催化剂的安装、温度的控制等问题外,还要考虑光能在反应器内的传播与均匀分布,因为只有吸收了适当的光子而被激活的催化剂才具有催化活性。另外,光强的选择也极为重要,它对光催化反应的影响随反应物的不同而有所不同。但通常在较低光强下反应速率与光通量呈一级反应,在较高光强下反应速率为半级,即光效率随光强增加而下降。光催化反应器的反应能力受照射光分布和光强的影响这些特性给光反应器的理论分析、实验研究和工业化应用均带来了困难,多相体系中固体催化剂的存在更增加了问题的复杂性。

  根据相态的不同,光催化反应器可分为气固相光催化反应器与液固相光催化反应器。与液固相相比,气固相光催化反应器通常需要在高气体体积流量下操作[2],要求有很好的气密性,同时要便于物料的装卸;需要固定化的催化剂,若使用粉末催化剂,只能造成气阻增大,催化剂流失严重或分散不均等不利情况而影响。

整个光催化效果(但一般认为光催化剂固定后比表面积减小,其催化效率有所降低)。两者的相同点是,都需要实现反应物、催化剂与入射光的充分接触,这可以通过改善反应器中光的分布和提高催化剂的比表面积的方法来实现。气固流化床光催化反应器的研究进展

实验室光催化反应仪的研究进展

气固相光催化反应器的研究现状

  半导体多相光催化反应的早研究可追溯到1972年日本科学家Fujihims和Honda发现在近紫外光(380nm波长的光)的作用下,金红石型TiO2单晶电极能使水在常温常压下连续分解为氢气和氧气。其在环保中的应用则始于1976年加拿大科学家John H. Catey等将TiO2光催化应用于剧毒多氯联苯降解的研究。气固相光催化氧化技术至今未能工业化的一个主要原因是光反应器的缺乏。目前,开发结构简单、反应效率高的新型光反应器已成为气固相光催化技术的一个重要研究方向。

实验室光催化反应仪的研究进展

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