本发明专利技术提供了一种基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器，包括透明材质的微反应层和盖板，所述微反应层上设置有两条微通道，两条微通道均为螺旋线通道，外侧的螺旋线通道包裹内侧的螺旋线通道，两条螺旋线通道彼此不连通；所述螺旋线通道的顶部通过盖板封闭，所述盖板上对应两条螺旋线通道的首尾两端分别设置有进口和出口；位于外侧的螺旋线通道为荧光通道，通入流动的荧光溶液；内侧的螺旋线通道为反应通道，通入流动的反应溶液，光催化剂负载在反应通道内。该微反应器利用荧光溶液吸收太阳光，将太阳光中光催化剂不可吸收的部分光谱转化为可吸收光谱，具有提升太阳光能利用效率、增加光催化反应效率、保证反应稳定性的优点。定性的优点。定性的优点。
【技术实现步骤摘要】
基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器
[0001]本专利技术涉及光催化微流体反应器领域，具体的说，涉及了一种基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器。
技术介绍
[0002]光催化微反应器是光催化技术与微反应器技术相结合的新型装置，得益于其较大的比表面积，优异的传质效率，以及良好的安全性能，在光催化领域取得了较快发展。
[0003]在微反应器内，光催化剂受到相应波长的光照激发，催化反应物发生反应。
[0004]为了增大光能利用率，提高光催化效率，相关学者进行了大量研究：Zeng等人利用多孔骨架材料ZIF
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8修饰光催化剂TiO2用以拓宽吸收光谱，提高光能吸收；Sheng等人研制了螺旋盘管结构下光催化微反应器的扩大化生成效果；Li等人探究了双层膜结构的微反应器对光能的存储转换过程。
[0005]上述研究分别通过修饰光催化剂、优化反应器结构等方式促进对光的吸收，提高反应效率。然而这些处理方式也存在制备工艺复杂、经济成本过高、光能利用率有限、反应器稳定性不足等问题。
[0006]又如申请号为201910161945.4、专利技术名称为通用型荧光流体光化学微反应器件及其3D打印制造方法的专利技术专利中，利用透明光敏树脂以及3D打印强大的空间构筑能力，制备了同时具有集光通道和反应通道的光化学微反应器件，旨在通过调节光源匹配的方式改造反应器结构，提高反应效率。
[0007]其中，该专利技术专利中设计有两套方案，第一种是设计两套光通道和一套反应通道，光通道分别位于反应通道的上下两端；第二种是将反应通道设计为直线方管，光通道为螺旋形圆管，缠绕于反应通道的外周。
[0008]然而，以上两种方案均是基于荧光集光式微反应器设计的，也就是说，它的光源依赖于荧光，外部光源的主要作用是激发荧光材料。但是光催化微反应器的多数应用场景是在太阳光照下进行，而太阳光有自然照射角度的限制和光照强度会发生变化的限制，导致应用上存在不稳定性。
[0009]该专利技术如采用太阳光作为光源，在第一种结构中，两套光通道位于反应通道的上下两侧，阻断了反应通道与太阳光之间的直接照射，降低了太阳光的利用效率；第二种结构中，螺旋形圆管的形式能够对反应通道充分照射，但螺旋圆管仍会阻隔部分太阳光，螺旋圆管缠绕在反应通道外部，相邻的两段圆管内的荧光物质还可能会由于彼此照射发生荧光自吸收现象导致荧光强度的减弱。
[0010]另外，由于上述光通道在注入荧光后进行封闭，而太阳光在一天内的光照强度不断发生变化，导致荧光强度不可控变化从而无法维持反应器稳定性。
[0011]因此，该专利技术所设计的反应器结构虽然具有荧光集光效应，但并不适用于太阳光环境中。
[0012]基于上述原因，本领域技术人员在面临以太阳光作为激发光源的前提下，急需设
计一种新型结构的光催化微反应器，使其能够兼顾太阳光和荧光的利用效率，提高光催化效率以及反应稳定性。
技术实现思路
[0013]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种充分利用太阳光能、增加光催化反应效率、保证反应器稳定性的基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器。
[0014]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器，包括透明材质的微反应层和盖板，所述微反应层上设置有两条微通道，两条微通道均为螺旋线通道，外侧的螺旋线通道包裹内侧的螺旋线通道，两条螺旋线通道彼此不连通；所述螺旋线通道的顶部通过盖板封闭，所述盖板上对应两条螺旋线通道的首尾两端分别设置有进口和出口；位于外侧的螺旋线通道为荧光通道，通入流动的荧光溶液；内侧的螺旋线通道为反应通道，通入流动的反应溶液，光催化剂负载在反应通道内。
[0015]基上所述，所述荧光通道的进口和出口外接荧光溶液循环控制设备，所述荧光溶液循环控制设备外接太阳光照传感器，根据太阳光照传感器感应的光照强度，所述荧光溶液循环控制设备控制改变所述荧光溶液的类别、浓度和流量。
[0016]基上所述，所述光催化剂通过浸渍或者物理、化学沉积的方式负载在反应通道内。
[0017]基上所述，所述荧光通道和反应通道的横截面形状均为矩形。
[0018]基上所述，所述荧光通道和反应通道的通道宽度为0.1mm
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2mm，深度为0.1mm
‑
2mm。
[0019]基上所述，所述荧光通道和反应通道的间距为0.5mm
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2mm。
[0020]基上所述，所述盖板和所述微反应层之间键合在一起。
[0021]基上所述，所述荧光溶液的发射波长与光催化剂的吸收波长相匹配。
[0022]基上所述，所述微反应层和盖板的材质为高透玻璃或有机玻璃。
[0023]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术具有以下优点：1.利用双螺旋线型结构的设计，反应通道内的反应溶液不仅可以受到正面太阳能光照激发促进反应物的转化，同时，其两侧由于受荧光通道的包夹，荧光溶液经太阳光激发产生与光催化反应所需波长匹配的荧光，受到两侧荧光的照射，即反应通道的三面都受到光照，光照强度提高，转化率提高。
[0024]2.双螺旋线型结构的设计，在有限的空间下，可以最大化的布置双通道结构，有效延长反应通道的光催化路径，进一步提升转化率。
[0025]3.荧光溶液动态可调，尤其是能够根据光照强度进行类型、浓度和流量的调节，使反应通道内的反应溶液接收到相对稳定的荧光光照，提升微反应器的稳定性。
[0026]4.反应通道内负载有光催化剂，借助透明的微反应层和盖板，充分提升光催化效率，进一步提高光的利用率。
[0027]5. 螺旋线通道的断面设计为矩形面，两螺旋线通道的相邻面平行，光的引入路径不会发生偏斜，投射面集中且正对，能够提高荧光部分的利用效率。
[0028]6.可广泛应用于太阳光自然资源丰富的环境中，尤其是在化工、生物、检测等领域具有广阔的应用前景。
附图说明
[0029]图1是本专利技术中基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器的整体结构示意图。
[0030]图2是本专利技术中盖板的结构示意图。
[0031]图3是本专利技术中微反应层的结构示意图。
[0032]图中：1.微反应层；2.盖板；3.荧光通道；4.反应通道；3a.荧光溶液进口；3b.荧光溶液出口；4a.反应溶液进口；4b.反应溶液出口。
具体实施方式
[0033]下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0034]如图1、图2和图3所示，一种基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器，包括透明材质的微反应层1和盖板2，所述盖板2和所述微反应层1之间键合在一起，键合后实现密封连接，所述微反应层和盖板的材质为高透玻璃或有机玻璃，即满足光的通过性要求，又具备良好的耐腐蚀性质和化学稳定性。
[0035]所述微反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器，其特征在于：包括透明材质的微反应层和盖板，所述微反应层上设置有两条微通道，两条微通道均为螺旋线通道，外侧的螺旋线通道包裹内侧的螺旋线通道，两条螺旋线通道彼此不连通；所述螺旋线通道的顶部通过盖板封闭，所述盖板上对应两条螺旋线通道的首尾两端分别设置有进口和出口；位于外侧的螺旋线通道为荧光通道，通入流动的荧光溶液；内侧的螺旋线通道为反应通道，通入流动的反应溶液，光催化剂负载在反应通道内。2.根据权利要求1所述的基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器，其特征在于：所述荧光通道的进口和出口外接荧光溶液循环控制设备，所述荧光溶液循环控制设备外接太阳光照传感器，根据太阳光照传感器感应的光照强度，所述荧光溶液循环控制设备控制改变所述荧光溶液的类别、浓度和流量。3.根据权利要求1或2所述的基于太阳能荧光集光效应的双螺旋线型光催化微反应器，其特征在于：所述光催化剂通过浸渍或者物理、化学沉积的方式负载在反应通道内。4.根据权利要求3所述的基于太阳...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，王军雷，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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