光转化装置及光催化反应装置制造方法及图纸

本申请提供一种光转化装置，包括第一封闭筒体和与所述第一封闭筒体同轴设置的第二封闭筒体，第一封闭筒体位于第二封闭筒体内，第一封闭筒体内设有近红外光源，第一封闭筒体和第二封闭筒体之间的空腔填充有上转换发光染料，近红外光源发出的近红外光经所述上转换发光染料转换成可见光。上述光催化反应装置，位于第一封闭筒体内的近红外光源发出的近红外光经充填于第一空腔的上转换染料转换成高能量的单线态激发态，实现了从低能量的近红外光到高能量的可见光的迁移，可有效催化位于第二空腔内的反应原料发生光化学反应。此外，本申请还提供一种光催化反应装置。

Photo conversion device and photo catalytic reaction device

【技术实现步骤摘要】
光转化装置及光催化反应装置
本技术涉及化工设备，特别是涉及光转换装置及光催化反应装置。
技术介绍
近年来，光催化氧化还原反应成为备受关注的研究领域，借由紫外或可见光产生的激发态电子作为驱动力让许多反应得以在温和的条件下完成。由于化学反应本身对光的能量提出了要求，过去的光催化氧化还原体系中紫外或可见光被广泛用作光源。然而，紫外或可见光在许多反应介质中的穿透能力很弱，仅能激发表面的吸光层，导致反应体系难以放大。并且，在一些情况下，反应物也会有很强的可见光吸收。实际上，可见光在介质中的穿透能力有限这一问题困扰着许多领域的研究者，尤其是生物成像(用荧光标记等光学手段对组织内部进行观察)领域，这是因为生物组织对可见光的吸收远比化学反应的介质更强。研究者们曾考虑使用近红外光，因为近红外光在生物组织这种复杂体系都有相当可观的穿透深度，然而近红外光的能量较低，通常不足以驱动目前大部分的光化学反应。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能将低能量的近红外光转换为高能量的可见光的光转换装置。一种光转换装置，包括第一封闭筒体和与所述第一封闭筒体同轴设置的第二封闭筒体，所述第一封闭筒体位于所述第二封闭筒体内，所述第一封闭筒体内设有近红外光源，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体之间的空腔填充有上转换发光染料，所述近红外光源发出的近红外光经所述上转换发光染料转换成可见光。在其中一个实施例中，所述近红外光源包括若干近红外灯组，所述若干近红外灯组沿环向均匀设置在所述第一封闭筒体内。在其中一个实施例中，每组所述近红外灯组包括多个沿轴向并联设置的近红外灯。在其中一个实施例中，每个所述近红外灯通过光源罩与所述第一封闭筒体的筒壁内侧贴合。在其中一个实施例中，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体的筒壁之间的径向距离为1cm～3cm。在其中一个实施例中，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体共用密封盖及密封底座。此外，本申请还提供一种包含所述光转换装置的光催化反应装置，具体方案如下：一种光催化反应装置，包括上述任一项所述的光转换装置和与所述光转换装置同轴设置的第三封闭筒体，所述光转换装置位于所述第三封闭筒体内，所述第三封闭筒体和所述光转换装置之间的空腔用于容纳反应原料。在其中一个实施例中，所述第三封闭筒体的筒壁外侧设有不透光全反射材料层。在其中一个实施例中，所述光催化反应装置还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴、电机和搅拌杆，所述搅拌轴的一端位于所述第三封闭筒体外且与所述电机相连，另一端插入所述第三封闭筒体内与所述搅拌杆相连，所述电机用于驱动所述搅拌轴转动，所述搅拌杆位于所述第三封闭筒体和第二封闭筒体之间的空腔内，且一端与所述搅拌轴相连，另一端延伸至所述第三封闭筒体和第二封闭筒体的筒壁之间，所述搅拌杆在所述搅拌轴的带动下作圆周运动。在其中一个实施例中，所述光催化反应装置还包括控制器，所述控制器与所述电机、近红外光源电连接，以实现对所述电机和近红外光源的控制。为了描述的方便，下文将第一封闭筒体和第二封闭筒体之间的空腔作为第一空腔，将第三封闭筒体和光转换装置之间的空腔(即第二封闭筒体和第三封闭筒体之间的空腔)作为第二空腔。上述光催化反应装置，位于第一封闭筒体内的近红外光源发出的近红外光经充填于第一空腔的上转换染料转换成高能量的单线态激发态，实现了从低能量的近红外光到高能量的可见光的迁移，可有效催化位于第二空腔内的反应原料发生光化学反应。附图说明图1为一实施方式的光转化装置的结构示意图；图2为一实施方式的光催化反应装置的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将对本技术进行更全面的描述，并给出了本技术的较佳实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“设置”在另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，为一实施方式的光转换装置1，包括第一封闭筒体10和第二封闭筒体20。第一封闭筒体10和第二封闭筒体20同轴设置，且第一封闭筒体10位于第二封闭筒体20内。进一步的，第一封闭筒体10内设有近红外光源(图未标)，用于发出近红外光。在本实施方式中，近红外光源包括若干近红外灯组，这些近红外灯组沿环向均匀设置在第一封闭筒体10内。每组近红外灯组包括多个沿轴向并联设置的近红外灯110，以形成沿第一封闭筒体10的筒壁均匀分布的光束，从而最大程度地提高近红外光的利用率。进一步的，每组近红外灯组包括4～8个沿轴向并联设置的近红外灯110。将近红外灯110并联设置，可防止一个灯出现故障时影响一整组灯，便于维修替换，简单快捷。进一步的，每个近红外灯110的频率为0W～20W。可以理解，每组近红外灯组的近红外灯数以及近红外灯的频率可以根据第一封闭筒体10的大小以及所需近红外光的强弱进行调整。进一步的，每个近红外灯110通过光源罩(图未示)与第一封闭筒体10的筒壁贴合，以尽可能聚集光束的同时防止光源与筒壁直接接触而受筒壁热胀冷缩的影响。在本实施方式中，每个近红外灯110都对应一个光源罩，方便维修替换。在其他实施方式中，每组近红外灯还可以共用一个光源罩或者部分近红外灯共用一个光源罩，或者所有近红外灯共用一个光源罩，这里不再赘述。在本实施方式中，每个近红外灯110通过支架均匀设置在第一封闭筒体10的筒壁内侧。需要说明的是，该支架可以是直接设置在筒壁上的支架，也可以是设置在第一封闭筒体10内的支架，或者还可以是其他形式的支架只要能将近红外灯110固定在第一封闭筒体10内且沿第一封闭筒体10的筒壁均匀分布即可。当然，若不考虑近红外光源的有效利用，上述近红外灯也可以随意放置在第一封闭桶体内，而不限定具体按什么形式分布。具体的，在本实施方式中，支架为设置在第一封闭筒体内且与第一封闭筒体同轴的圆柱形空心支架(图未标)，近红外光源的电源线集中在该空心支架内与设置在第一封闭筒体内或设置在第一封闭筒体外的电源相连。进一步的，第一封闭筒体10和第二封闭筒体20之间的空腔(即第一空腔)内填充有上转换发光染料100。可以理解，为了尽可能提高近红外光的利用率，上转换发光染料100充满该第一空腔。进一步的，第一封闭筒体10和第二封闭筒体20的筒壁之间的径向距离为1cm～3cm，以使第一封闭筒体10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光转换装置，其特征在于，包括第一封闭筒体和与所述第一封闭筒体同轴设置的第二封闭筒体，所述第一封闭筒体位于所述第二封闭筒体内，所述第一封闭筒体内设有近红外光源，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体之间的空腔填充有上转换发光染料，所述近红外光源发出的近红外光经所述上转换发光染料转换成可见光。/n

【技术特征摘要】
1.一种光转换装置，其特征在于，包括第一封闭筒体和与所述第一封闭筒体同轴设置的第二封闭筒体，所述第一封闭筒体位于所述第二封闭筒体内，所述第一封闭筒体内设有近红外光源，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体之间的空腔填充有上转换发光染料，所述近红外光源发出的近红外光经所述上转换发光染料转换成可见光。


2.根据权利要求1所述的光转换装置，其特征在于，所述近红外光源包括若干近红外灯组，所述若干近红外灯组沿环向均匀设置在所述第一封闭筒体内。


3.根据权利要求2所述的光转换装置，其特征在于，每组所述近红外灯组包括多个沿轴向并联设置的近红外灯。


4.根据权利要求3所述的光转换装置，其特征在于，每个所述近红外灯通过光源罩与所述第一封闭筒体的筒壁内侧贴合。


5.根据权利要求1所述的光转换装置，其特征在于，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体的筒壁之间的径向距离为1cm～3cm。


6.根据权利要求1所述的光转换装置，其特征在于，所述第一封闭筒体和第二封闭筒体共用密封盖及密封底座。

【专利技术属性】
技术研发人员：张安林，潘春跃，邓泽平，成佳，
申请(专利权)人：湖南华腾医药有限公司，中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43