光化学反应器及光化学反应方法

本公开涉及光化学反应，尤其涉及一种光化学反应器及光化学反应方法。

背景技术：

1、在过去十几年间，光化学反应的相关研究与应用呈现爆发式增长，已成为化学键构建的重要工具之一。相较于传统热化学反应，光化学反应能够在更温和的条件下实现高选择性、高收率的目标产物合成，被视为推进绿色化学与可持续合成的关键技术。光化学反应器作为实现光化学转化的核心装备，其性能直接决定了反应效率与能耗水平。

2、然而，当前广泛使用的多种类型光化学反应器，包括内照式釜式反应器（如cn102558272a）、外照式管式反应器（如cn218077848u）以及微通道反应器（如cn218047860u、cn109806823a），均存在一个共有的技术瓶颈：仅能有效作用于有限厚度的薄层反应液。在反应进程中，随着底物分子浓度逐渐降低，其对光子的捕获能力同步下降，导致部分光子穿透反应液而未被利用，光子利用效率随之衰减。这一“底物浓度-光子通量”失配现象，不仅造成光能浪费，更使得反应速率减缓、反应时间延长、整体能耗成倍增加，严重制约了光化学技术在大规模合成及工业应用中的经济性与可行性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本公开提供了一种光化学反应器及光化学反应方法，能够高效解决光子利用效率随光化学反应进程衰减，造成光化学反应速率减缓、反应时间延长、整体能耗成倍增加的问题。

2、第一方面，本公开提供一种光化学反应器，包括：模块组装箱体，模块组装箱体的内部设置有滑轨，滑轨沿第一方向延伸；位于模块组装箱体内的多个光化学反应模块，多个光化学反应模块沿第一方向排列，且多个光化学反应模块可沿滑轨移动，多个光化学反应模块用于依次吸收光源发射的光子进行光化学反应，其中，第一方向与光源发射的光线方向相平行。

3、在一些实施例中，光化学反应模块包括回流冷凝装置、冷凝水装置和光化学反应池；光化学反应池用于容纳待进行光化学反应的光反应液；冷凝水装置贴合并覆盖光化学反应池的部分外壁，冷凝水装置用于控制光化学反应池内的温度；回流冷凝装置与光化学反应池贯通连接，回流冷凝装置用于冷凝回流挥发性溶剂。

4、在一些实施例中，光化学反应池的结构为扁平状中空的立体结构，且其最大面积的平面与光源发射的光线相垂直；光化学反应池的一端设有连接口，回流冷凝装置通过连接口与光化学反应池贯通连接；光化学反应池的边缘设有取样口。

5、在一些实施例中，光化学反应池内设有导气板，导气板上密布导气孔；光化学反应池远离连接口的一端设有进气口。

6、在一些实施例中，光化学反应池的材料为高透光材料，沿第一方向，光化学反应池的厚度为1-10cm。

7、在一些实施例中，冷凝水装置的结构为凹型状中空的立体结构，沿第一方向，冷凝水装置与光化学反应池不交叠，且冷凝水装置部分位于回流冷凝装置与光化学反应池之间；冷凝水装置靠近回流冷凝装置的一侧设有出水口，冷凝水装置远离回流冷凝装置的一侧设有入水口。

8、在一些实施例中，冷凝水装置的外侧面设置有与滑轨相匹配的滑块。

9、在一些实施例中，冷凝水装置部分位于回流冷凝装置与光化学反应池之间，冷凝水装置包括第一孔洞，连接口部分位于第一孔洞内；回流冷凝装置远离连接口的一侧设有出气口。

10、在一些实施例中，模块组装箱体还包括驱动机构，驱动机构用于驱动多个光化学反应模块沿滑轨移动。

11、第二方面，本公开提供一种光化学反应方法，应用于上述光化学反应器，光化学反应方法包括：将多个装载有光反应液的光化学反应模块置于模块组装箱体内；开启光源，光源的发射的光子依次启动各化学反应模块的光化学反应；在与光源距离最短的光化学反应模块内光化学反应完成后，将其移出模块组装箱体；将模块组装箱体内其他光化学反应模块朝向靠近光源的方向移动；在模块组装箱体内、远离光源的一侧添加一个装载有光反应液的光化学反应模块。

12、本公开提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

13、本公开提供的光化学反应器通过“光子穿透-多级利用”机制，根本上解决了传统光化学反应器在低浓度阶段光子无效穿透的问题，将光能利用从单点扩展到全线；全程维持高速率反应，避免了反应后期光反应液中底物分子浓度与光子数不匹配导致光反应速率下降，实现大幅缩短总反应时间，降低单位产物的能耗；反应完毕的光化学反应模块可被及时移出光场，有效避免了产物因过度光照而导致的分解或副反应，有助于提高目标产物的收率与纯度；模块化设计使光化学反应器易于放大，仅通过增加光化学反应模块的数量即可提高处理能力，避免了传统放大过程中的传质与传光效率下降问题。

14、相应的，本公开提供的光化学反应方法也具有上述技术效果。

1.一种光化学反应器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光化学反应器，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的光化学反应器，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的光化学反应器，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的光化学反应器，其特征在于，

6.根据权利要求2所述的光化学反应器，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的光化学反应器，其特征在于，

8.根据权利要求3所述的光化学反应器，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的光化学反应器，其特征在于，

10.一种光化学反应方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任一项所述的光化学反应器，所述光化学反应方法包括：