一种光源可定制化的光化学合成系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光源可定制化的光化学合成系统及方法，其特征在于，该系统包括光源、光致发光组件和光化学反应器，其中，光致发光组件可实现对光源某特定波段光线的定量吸收，并同时定量发射出光化学合成所需波段的光线。本发明专利技术具有方便、可定制性强、光能利用率高、光线稳定的优势，通过该系统可以在不改变光源种类与反应器结构的前提下，根据光化学合成体系自身特点，定制实现单一或多个波段光线定量照射的光源，精确强化光化学合成过程，其生产成本较低、操作简便、过程可控。在光化学反应的工业化应用中具有巨大前景。

A light source customizable photochemical synthesis system and method

【技术实现步骤摘要】
一种光源可定制化的光化学合成系统及方法
本专利技术涉及有机光化学合成领域，特别涉及一种光源可定制化的光化学合成系统及方法。
技术介绍
光化学反应具有过程绿色、低污染等优势，适合于异构化合物、量子点材料、药物中间体等精细化学品的合成。在过去的几十年里，光化学合成一直受到人们的广泛关注和研究，尤其是在光化学反应器方法，除了釜式光化学反应器的不断改进，还涌现出了管式、降膜式反应器和微反应器等多种新型反应器，通过降低反应液液层厚度有效提高了光化学合成的效率。不过，对于光化学合成系统中非常重要的光源来说，能效比高的光源种类有限，能发射出较强光线的波段也同样非常有限。而光化学反应体系所需要的波段并不一致，现有高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯、发光二极管(LED)灯或金属灯所发射光线很难与之匹配，难以满足光化学体系对单一或多个波段特定强度光线的需求。对此，研究者们一方面采用多种类的灯共同组合成光源的方式，提供多波段光线[Cambié,D.,BottecchiaC.,Straathof,N.J.W.,Hessel,V.,Timothy,N.,Chem.Rev.2016,116,10276]；另一方面，通过采用滤波液或滤波片的方式隔绝部分波段的光线，如中国专利CN102558272A利用滤波片滤掉300nm以下的波长实现9β，10-α去氢黄体缩酮的制备，中国专利CN101085755A利用硫酸钴等配制成滤波液，获得260～325nm的光线合成预维生素D3。不过，对于前者来说，多种类型的灯组合需要光化学合成装置的空间和相对位置进行重新设计，有些灯还要求增加额外的换热装置，需要针对每一类光化学合成体系定制成套的光源及反应器；对于后者来说，大多只能选择发热严重、能耗极高的高压汞灯，来提供多个波段的光线，而且滤波液或滤波片也仅能获得较宽范围内的光线，同时还会损耗所需波段的光线，造成光化学合成过程能耗高、效率低下。CN109758995A进一步地在液态滤波液的基础上采用荧光流体将部分光源光能转化为光化学体系需要的光波段，并借用3D打印技术制造光化学微反应器；这种技术在实验室的可见光波段光催化应用中有意义，如其实例中应用红光和蓝光催化体系。但该技术应用中存在很多问题，如技术需要荧光剂溶解于溶剂中或稳定分散在溶剂中、制备成本高、不易工业化等问题；特别地，对于光催化最常用的中短紫外波段UVB和UVA有效波段，激发波段为更短的能量更高的紫外短波段UVA；而UVA对能够形成稳定荧光流体的有机荧光剂的破坏极大，降解失效快；因此为紫外波段荧光剂多为无机材料，不溶于溶剂且容易团聚沉降，因此无法形成稳定的荧光粉分散液，不适合CN109758995A技术的应用。因此解决以上问题，对于光化学合成来说，实现特定波段、特定光强光源的可定制化，对于提高光化学合成系统的灵活性和生产效率具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术基于荧光粒子复合膜制备技术和涂覆技术，提出在已有光化学系统中通过贴合荧光复合膜或涂覆荧光涂层的方法，实现光源的可定制化，达到定量吸收光源某特定波段光线，并定量发射出光化学合成所需波段的光线，提高光化学合成效率。具体而言，本专利技术提供一种光源可定制化的光化学合成系统，其特征在于，该系统由光源、光致发光组件、光化学反应器组成，通过光致发光组件实现对光源某特定波段光线的定量吸收，并同时定量发射出光化学合成所需波段的光线。进一步地，根据权利要求1所述的可定制化光源的光化学合成系统，其特征在于：所述的光源为高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯、发光二极管(LED)灯或其以上组合，光源所发光为紫外光、可见光、红外光或其以上组合。进一步地，其特征在于：所述的光致发光组件由荧光粒子和透明基材组成；具有光致发光特性的荧光粒子涂覆于透明基材表面，或光致发光特性的荧光粒子被制备成复合膜再贴合于透明基材表面；透明基材可为光源固定所需的透明罩、或光源降温所需的冷阱。进一步地，其特征在于：所述的光化学反应器可为管式、釜式、降膜式光化学反应器及微反应器，无需根据光致发光组件定制。进一步地，其特征在于：光致发光组件透明基材的材质为透明聚合物、石英玻璃、硅酸盐玻璃、高硼硅玻璃或以上混合物。进一步地，所述的荧光粒子涂覆于透明基材表面形成涂层的过程，是将所需质量的荧光粉分散于配好的分散剂或溶剂中，充分搅拌均匀后，利用多次匀速拉涂或旋转涂抹的方式涂覆在透明基材上，通过分散剂固化或溶剂挥发形成涂层；所述的将光致发光特性的荧光粒子制成复合膜的过程，是将所需质量的荧光粉分散于配好的分散剂中，充分搅拌均匀后，利用刮膜的方式铺展在玻璃板上，固化成膜。进一步地，所述的荧光粒子涂覆于透明基材表面形成的涂层，或将光致发光特性的荧光粒子制成的复合膜，涂层厚度或复合膜为10μm～1mm。本专利技术还提出了一种光源可定制化的光化学合成方法，其特征在于该方法包括如下步骤：(1)根据光化学合成体系特点，确定所需单一或多个波段，并根据所需波段光线强弱，按单位质量荧光强度确定荧光粒子配比；(2)根据光源、光化学反应器尺寸要求，制备光致发光复合膜并贴合于透明基材表面，或直接将荧光粒子悬浊液涂覆于透明基材制成荧光涂层，完成光致发光组件的制备；(3)光源与光化学反应器的相对位置不变，通入光化学反应液，进行光化学合成。进一步地，其特征在于，所述光源可根据荧光粒子对光强的提升程度更换为低瓦数光源。本专利技术的优点在于：可以根据光化学合成体系自身特点，定制实现单一或多个波段光线定量照射的光源。即通过光致发光组件实现对光源某特定波段光线的定量吸收，并同时定量发射出光化学合成所需波段的光线，可以有针对性地提高光化学合成效率。该专利技术是在已有光化学系统中通过贴合荧光复合膜或涂覆荧光涂层实现的，真正做到了同一套光化学合成系统的光源可定制化，光致发光组件透明基材可为光源固定所需的透明罩、或光源降温所需的冷阱，在空间和相对位置上不需专门设计，且原先设计的光化学反应器无需根据光致发光组件定制，同一光化学合成系统可以灵活适配多种光化学反应体系。合成方法同样方便可控，在光源定制以后无需增加额外步骤，且能量利用率高。附图说明图1是本专利技术中光源可定制化的光化学合成系统的示意图。其中A为柱形灯源配合釜式或降膜式反应器，B为柱形灯源配合管式反应器或微反应器，C为平板式灯源配合管式反应器或微反应器。图2是本专利技术中制备光致发光组件的流程图。具体实施方式以下结合附图通过实施例对本专利技术的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：本专利技术的光源可定制化的光化学合成系统，该系统包括光源1、光致发光组件2和光化学反应器3，其中，光致发光组件2可实现对光源某特定波段光线的定量吸收，并同时定量发射出光化学合成所需波段的光线。其中，光源2为高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯、发光二极管灯或其以上组合，光源所发光为紫外光、可见光、红外光或其以上组合。其中，光致发光组件2包括透明基材21和具有光致发光特性荧光粒子的涂层或复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光源可定制化的光化学合成系统，其特征在于，该系统包括光源、光致发光组件和光化学反应器，其中，光致发光组件可实现对光源某特定波段光线的定量吸收，并同时定量发射出光化学合成所需波段的光线。/n

【技术特征摘要】
1.一种光源可定制化的光化学合成系统，其特征在于，该系统包括光源、光致发光组件和光化学反应器，其中，光致发光组件可实现对光源某特定波段光线的定量吸收，并同时定量发射出光化学合成所需波段的光线。


2.根据权利要求1所述的可定制化光源的光化学合成系统，其特征在于：所述的光源为高压汞灯、中压汞灯、低压汞灯、发光二极管灯或其组合，光源所发光为紫外光、可见光、红外光或其组合。


3.根据权利要求1所述的光源可定制化的光化学合成系统，其特征在于：所述的光致发光组件包括透明基材和具有光致发光特性荧光粒子涂层或复合膜。


4.根据权利要求1所述的光源可定制化的光化学合成系统，其特征在于：所述的光化学反应器可为管式、釜式、降膜式光化学反应器或微反应器。


5.根据权利要求1-4任一项所述的光源可定制化的光化学合成系统，其特征在于：光致发光组件透明基材的材质为透明聚合物、石英玻璃、硅酸盐玻璃、高硼硅玻璃或以上混合物。


6.根据权利要求1所述的光源可定制化的光化学合成系统，其特征在于：
所述的荧光粒子涂覆于透明基材表面形成涂层的方法为：将所需质量的荧光粉分散于配好的分散剂或溶剂中，充分搅拌均匀后，利用多次匀速拉涂或旋转涂抹的方式涂覆在透明基材上，通过分散剂固化或溶剂挥发形成涂层；
所述的将光致发光特性的荧光粒子制成复合膜的方法为，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈桂光，杜乐，范娇娇，牛文豪，
申请(专利权)人：山东清创化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37