用于高通量光催化反应器的半透明填充床结构

摘要： 研究人员探究了半透明光催化反应器结构作为微反应器放大方法中"数量放大"的潜在替代方案。通过详细阐述该结构的构造与光源设计来引入这一概念。采用光线追踪算法对光场进行表征，设计出由硼硅酸盐小球构成矩形玻璃反应器——小球尺寸足以在反应器内形成互联微通道阵列。研究发现光线追踪可作为便捷设计多LED光源并预测相应辐照度分布的有效工具。通过表观速率常数、时空产率及新近提出的光催化时空产率（该性能参数综合考虑了灯功率与反应器产能）评估反应器性能。当入射辐照度为191 W·m?2时，反应器表观速率常数达0.82 min?1，据我们所知处于微反应器常规范围，且比文献中任何高通量固定化反应器高出1-2个数量级。凭借0.657 m3·day?1·m?3·reactor·kW?1的光催化时空产率，本反应器在产能与能效方面位居已报道最佳性能之列。该性能与高达4267 m2·m?3的比光照表面积及1.9 g·L?1的高催化剂负载量相关。